JP4161582B2

JP4161582B2 - Microlens array plate, electro-optical device, and electronic device

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Publication number: JP4161582B2
Application number: JP2002028757A
Authority: JP
Inventors: 尚司豊田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2022-02-05
Also published as: JP2003227903A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロレンズアレイ板及びその製造方法、マイクロレンズと類似した画素単位の集光機能を有する光学素子板及びその製造方法、電気光学装置、並びに電子機器の技術分野に属する。
【０００２】
【背景技術】
液晶装置等の電気光学装置などでは、その画像表示領域内に、データ線、走査線、容量線等の各種配線や、薄膜トランジスタ（以下適宜、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）と称す）、薄膜ダイオード（以下適宜、ＴＦＤ（Thin Film Diode）と称す）等の各種電子素子が作り込まれる。このため、各画素において、実際に表示に寄与し得る光が透過したり反射したりする領域は、各種配線や電子素子等の存在によって本質的に限られている。より具体的には、各画素について、全領域に対する、実際に表示に寄与する光が透過或いは反射する領域（即ち、各画素の開口領域）の比率である、各画素の開口率は、例えば７０％程度である。
【０００３】
ここで電気光学装置に入射される光源光や外光は、少なくとも当該電気光学装置内における、液晶層等の電気光学物質層を通過する際には、概ね平行光である。しかるに、電気光学装置に平行光を入射した場合、そのままでは、全光量のうち各画素の開口率に応じた光量しか利用できない。
【０００４】
そこで従来は、各画素に対応するマイクロレンズを含んでなるマイクロレンズアレイを対向基板に作り込んだり、マイクロレンズアレイ板を対向基板に貼り付けたりしている。係るマイクロレンズによって、そのままでは各画素における開口領域を除いた非開口領域に向かって進行する筈の光を、画素単位で集光して、電気光学物質層を透過する際には、各画素の開口領域内に導かれるようにしている。この結果、電気光学装置においては、マイクロレンズアレイを利用することで、明るい表示が可能となるとされている。
【０００５】
また、この種のマイクロレンズは、例えば、マイクロレンズの曲面をなすように、石英板等の透明板部材に凹状部を形成して、その内部を透明樹脂等で充填することで製造される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種のマイクロレンズアレイの場合、各画素単位で光を集光するために、レンズ縁部において高いレンズ能力が要求される。従って、相隣接するマイクロレンズが近接するレンズ縁部は、急峻に切り立った曲面形状を持つことになる。
【０００７】
そして、このような切り立ったレンズ縁部は、理論上或いは設計上はともかく、実際上は高精度で形成するのが困難であり、光の集光を乱す結果を招いてしまう。この結果、マイクロレンズを用いても、理論上可能な程度まで光を効率的に利用するのは技術的に困難であるという問題点がある。更に、無理に光の利用効率を上げようとすれば、集光が乱されることによって、却って画像品位を劣化させてしまいかねないという問題点もある。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、電気光学装置における画素単位での効率的な集光を可能ならしめるマイクロレンズアレイ板及びその製造方法、光学素子板及びその製造方法、そのようなマイクロレンズアレイ板又は光学素子板を備えた電気光学装置、並びにそのような電気光学装置を備えた電子機器を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１マイクロレンズアレイ板は上記課題を解決するために、平面配列された複数のマイクロレンズを含んでなるマイクロレンズアレイ板であって、前記マイクロレンズの曲面を規定する相互に屈折率が異なる第１透明媒質及び第２透明媒質と、該第１透明媒質及び第２透明媒質の境界において、前記マイクロレンズの縁部を前記マイクロレンズの曲面に沿って少なくとも部分的に覆う反射膜とを備える。
【００１０】
本発明の第１マイクロレンズアレイ板によれば、各マイクロレンズの曲面は、相互に屈折率が異なる第１透明媒質及び第２透明媒質により規定される。そして、このような複数のマイクロレンズが平面配列されている。ここで、複数のマイクロレンズが平面配列される面を、「配列平面」と呼ぶこととする。従って、各マイクロレンズが、例えば液晶装置等の電気光学装置の各画素に対応するように、当該マイクロレンズアレイ板を配置すれば、そのままでは各画素の非開口領域に向かって進行する筈の光を、各マイクロレンズによって各画素の開口領域内に導くことが可能となる。ここで特に、各マイクロレンズのレンズ縁部では、その曲面が配列平面に対して相対的に急峻に切り立っている。そして、反射膜は、このように急峻なレンズ縁部を、少なくとも部分的に覆っている。従って、この急峻な曲面に入射する光は、各マイクロレンズによる屈折作用によってではなく、反射膜による反射作用によって、各マイクロレンズの中央に向かって集光可能となる。この際、反射膜で反射された光が、実際に当該マイクロレンズアレイ板が組み合わされて使用される電気光学装置内部の電気光学物質層を透過するときに、対応する画素の開口領域を通過可能なように、各マイクロレンズの曲面の曲率や反射膜を形成する範囲を、当該電気光学装置の仕様に応じて個別具体的に設定しておくとよい。これによって、各レンズ縁部の急峻な曲面に入射する光は、反射膜による反射作用によって、各マイクロレンズにより集光される光と一緒に、表示に寄与する光とされる。
【００１１】
以上の如く、画素単位における効率的な集光が可能となる。
【００１２】
本発明の第１マイクロレンズアレイ板の一態様では、当該マイクロレンズアレイ板が取り付けられる電気光学装置における非開口領域を少なくとも部分的に規定する遮光膜を更に備える。
【００１３】
この態様によれば、レンズ縁部に設けられる反射膜とは別に、所謂ブラックマスク或いはブラックマトリクスと称される遮光膜によって、当該マイクロレンズアレイ板が取り付けられる電気光学装置における非開口領域の少なくとも一部が、規定される。従って、より確実に各画素の非開口領域を規定でき、各画素間における光り抜け等を防止できる。更に、電気光学装置の非開口領域に作り込まれる、光が入射すると光電効果による光リーク電流が発生して特性が変化してしまうＴＦＴ、ＴＦＤ等の電子素子に、光が入射するのを確実に防ぐことも可能となる。
【００１４】
尚、このような遮光膜は、当該マイクロレンズアレイ板に、格子状に設けられてもよいし、ストライプ状に設けられてもよい。
【００１５】
本発明の第１マイクロレンズアレイ板の他の態様では、カバーガラスを更に備え、前記第２透明媒質は、前記第１透明媒質よりも高屈折率であって、前記カバーガラス上に前記曲面を規定するように前記マイクロレンズ毎に凸状に盛り上げられた透明樹脂層からなる。
【００１６】
この態様によれば、カバーガラスによって、防塵性や耐熱性を高められる。この際、透明樹脂層が、このカバーガラス上に凸状に盛り上げられることで、凸レンズとして各マイクロレンズが構築される。
【００１７】
この態様では、前記第１透明媒質は、前記曲面を規定するように前記マイクロレンズ毎に凹状に掘られた透明板部材であり、接着層として機能する前記透明樹脂層を介して前記カバーガラスに接着されているように構成してもよい。
【００１８】
このように構成すれば、曲面を規定するようにマイクロレンズ毎に凹状に掘られている透明板部材とカバーガラスとが、透明樹脂層により接着された構造を持つ、マイクロレンズアレイ板を構築できる。即ち、カバーガラスを接着剤で接着する構造を利用して、反射膜がレンズ縁部に形成された構造を比較的簡単に実現できる。
【００１９】
本発明の第２マイクロレンズアレイ板は上記課題を解決するために、平面配列された複数のマイクロレンズを含んでなるマイクロレンズアレイ板であって、前記マイクロレンズの曲面を規定する相互に屈折率が異なる第１透明媒質及び第２透明媒質と、該第１透明媒質及び第２透明媒質の境界において、前記マイクロレンズの縁部を前記マイクロレンズの曲面に沿って少なくとも部分的に覆うことにより、当該マイクロレンズアレイ板が取り付けられる電気光学装置における非開口領域を少なくとも部分的に規定する遮光膜とを備える。
【００２０】
本発明の第２マイクロレンズアレイ板によれば、各マイクロレンズの曲面は、相互に屈折率が異なる第１透明媒質及び第２透明媒質により規定される。そして、このような複数のマイクロレンズが平面配列されている。従って、各マイクロレンズが、例えば液晶装置等の電気光学装置の各画素に対応するように当該マイクロレンズアレイ板を配置すれば、そのままでは各画素の非開口領域に向かって進行する筈の光を、各マイクロレンズによって各画素の開口領域内に導くことが可能となる。ここで特に、各マイクロレンズのレンズ縁部では、その曲面が配列平面に対して相対的に急峻に切り立っている。そして、遮光膜は、このように急峻なレンズ縁部を、少なくとも部分的に覆っている。従って、各レンズ縁部の急峻な曲面に入射する光は、遮光膜による光吸収作用或いは反射作用によって遮光され、各マイクロレンズにより集光される光を乱すことはなくなる。しかも、各画素の非開口領域を少なくとも部分的に、マイクロレンズに近接して規定できるので、マイクロレンズにより集光される光を無駄なく利用可能となる。
【００２１】
以上の如く、画素単位における効率的な集光が可能となる。
【００２２】
本発明の光学素子板は上記課題を解決するために、平面配列された複数の開口を有する光学素子板であって、前記開口の斜めの側壁面を規定する第１透明媒質及び第２透明媒質と、該第１透明媒質及び第２透明媒質の境界において、前記開口の縁部を前記側壁面に沿って少なくとも部分的に覆う反射膜とを備えており、前記側壁面は、当該光学素子板に入射される入射光を前記開口の中央寄りに反射する側に傾斜している。
【００２３】
本発明の光学素子板によれば、各開口の側壁面は、第１透明媒質及び第２透明媒質により規定される。ここに第１透明媒質及び第２透明媒質の一方は、例えば透明板部材から構成され、他方は、例えば透明樹脂層から構成されるが、どちらかが空気であってもよい。或いはこれら両媒質は、同一媒質でもよい。そして、このような複数の開口が平面配列されている。従って、各開口が、例えば液晶装置等の電気光学装置の各画素に対応するように当該光学素子板を配置すれば、各画素の開口領域に向かって進行する光を、各開口を介してそのまま各画素の開口領域内に導くことが可能となる。ここで特に、光学素子板における各開口の縁部では、その側壁面が、入射光を開口の中央寄りに反射する側に傾斜している。そして、反射膜は、このように斜めの開口の縁部を、少なくとも部分的に覆っている。従って、側壁面に入射する光は、例えばマイクロレンズによる屈折作用などによってではなく、反射膜による反射作用によって、各開口の中央に向かって集光されることとなる。この際、反射膜で反射された光が、実際に当該光学素子板が組み合わされて使用される電気光学装置内部の電気光学物質層を透過する際に、対応する画素の開口領域を通過可能なように、各側壁面の傾斜角度や反射膜を形成する範囲を、当該電気光学装置の仕様に応じて個別具体的に設定しておくとよい。これによって、光学素子板における各開口の縁部における側壁面に入射する光は、反射膜による反射作用によって、各開口を素通りする光と一緒に、表示に寄与する光とされる。
【００２４】
以上の如く、画素単位における効率的な集光が可能となる。
【００２５】
本発明の光学素子板の一態様では、当該光学素子板が取り付けられる電気光学装置における非開口領域を少なくとも部分的に規定する遮光膜を更に備える。
【００２６】
この態様によれば、光学素子板の各開口の縁部に設けられる反射膜とは別に、所謂ブラックマスク或いはブラックマトリクスと称される遮光膜によって、電気光学装置における非開口領域の少なくとも一部が、規定される。従って、より確実に各画素の非開口領域を規定でき、各画素間における光り抜け等を防止できる。更に、電気光学装置の非開口領域に作り込まれる、光が入射すると光電効果による光リーク電流が発生して特性が変化してしまうＴＦＴ、ＴＦＤ等の電子素子に、光が入射するのを確実に防ぐことも可能となる。
【００２７】
尚、このような遮光膜は、格子状に設けられてもよいし、ストライプ状に設けられてもよい。
【００２８】
本発明の光学素子板の他の態様では、カバーガラスを更に備え、前記第２透明媒質は、前記カバーガラス上に前記側壁面を規定するように前記開口毎に凸状に盛り上げられた透明樹脂層からなる。
【００２９】
この態様によれば、カバーガラスによって、防塵性や耐熱性を高められる。この際、透明樹脂層が、このカバーガラス上に凸状に盛り上げられることで、各開口の側壁が構築される。
【００３０】
この態様では、前記第１透明媒質は、前記側壁面を規定するように前記開口毎に凹状に掘られた透明板部材であり、接着層として機能する前記透明樹脂層を介して前記カバーガラスに接着されているように構成してもよい。
【００３１】
このように構成すれば、側壁面を規定するように開口毎に凹状に掘られている透明板部材とカバーガラスとが、透明樹脂層により接着された構造を持つ、光学素子板を構築できる。即ち、カバーガラスを接着剤で接着する構造を利用して、反射膜が開口の縁部に形成された構造を比較的簡単に実現できる。
【００３２】
本発明の第１電気光学装置は上記課題を解決するために、上述した本発明の第１又は第２マイクロレンズアレイ板（但し、その各種態様も含む）と、前記マイクロレンズアレイ板に対向配置された基板と、該基板上に形成されており前記マイクロレンズに対向する画素電極と、前記基板上に形成されており前記画素電極に接続された配線又は電子素子とを備える。
【００３３】
本発明の第１電気光学装置によれば、上述した本発明の第１又は第２マイクロレンズアレイ板を備えている。このため、開口率が多少低くても、入射光をマイクロレンズを介して、各画素の開口領域に的確に集光することによって、明るく高品位の画像表示が可能となる。従って特に、精細度を高めるべく、画素の微細化を進める結果、各種配線や各種電子素子の存在によって各画素の開口率を向上できないような場合に、本発明は好適に適用される。
【００３４】
本発明の第２電気光学装置は上記課題を解決するために、基板上に、画素電極と、該画素電極に接続された配線又は電子素子とを備えた電気光学装置であって、前記基板には、前記画素電極に対応して平面配列された複数のマイクロレンズの曲面を規定する壁が形成されており、前記マイクロレンズの縁部を前記曲面に沿って少なくとも部分的に覆う反射膜を更に備える。
【００３５】
本発明の第２電気光学装置によれば、基板内に、上述した本発明の第１マイクロレンズアレイ板と同じ構造が内蔵される。このため、開口率が多少低くても、入射光をマイクロレンズで開口領域に集光することによって且つそのレンズ縁部に入射される光を反射膜の反射作用によって集光することによって、明るく高品位の画像表示が可能となる。
【００３６】
本発明の第３電気光学装置は上記課題を解決するために、基板上に、画素電極と、該画素電極に接続された配線又は電子素子とを備えた電気光学装置であって、前記基板には、前記画素電極に対応して平面配列された複数のマイクロレンズの曲面を規定する壁が形成されており、前記マイクロレンズの縁部を前記曲面に沿って少なくとも部分的に覆うことにより、前記マイクロレンズの開口領域を少なくとも部分的に規定する遮光膜を更に備える。
【００３７】
本発明の第３電気光学装置によれば、基板内に、上述した本発明の第２マイクロレンズアレイ板と同じ構造が内蔵される。このため、開口率が多少低くても、入射光をマイクロレンズで開口領域に集光することによって、且つレンズ縁部に入射する光が、集光される光を乱すことを遮光膜で防止することによって、明るく高品位の画像表示が可能となる。
【００３８】
本発明の第４電気光学装置は上記課題を解決するために、上述した本発明の光学素子板（但し、その各種態様も含む）と、前記光学素子板に対向配置された基板と、該基板上に形成されており前記開口に対向する画素電極と、前記基板上に形成されており前記画素電極に接続された配線又は電子素子とを備える。
【００３９】
本発明の第４電気光学装置によれば、上述した本発明の光学素子板を備えているので、当該電気光学装置における開口率が多少低くても、入射光を光学素子板の開口を介して、各画素の開口領域に集光することによって、明るく高品位の画像表示が可能となる。従って特に、精細度を高めるべく、画素の微細化を進める結果、各種配線や各種電子素子の存在によって各画素の開口率を向上できないような場合に、本発明は好適に適用される。
【００４０】
本発明の第５電気光学装置は上記課題を解決するために、基板上に、画素電極と、該画素電極に接続された配線又は電子素子とを備えた電気光学装置であって、前記基板は、前記画素電極に対応して平面配列された複数の開口の斜めの側壁面を規定する側壁が形成されており、前記開口の縁部を前記側壁面に沿って少なくとも部分的に覆う反射膜を更に備えており、前記側壁面は、当該電気光学装置に入射される入射光を前記開口の中央寄りに反射する側に傾斜している。
【００４１】
本発明の第５電気光学装置によれば、基板内に、上述した本発明の光学素子板と同じ構造が内蔵されるので、当該電気光学装置における開口率が多少低くても、入射光を光学素子板の開口を介して当該電気光学装置における各画素の開口領域に集光することによって、明るく高品位の画像表示が可能となる。
【００４２】
本発明のマイクロレンズアレイ板の第１製造方法は上記課題を解決するために、透明板部材にマイクロレンズの曲面を夫々規定する複数の凹状部を形成する工程と、前記凹状部の縁部に、前記曲面に沿って少なくとも部分的に反射膜を形成する工程と、前記透明板部材よりも高屈折率の透明樹脂層を前記凹状部内に充填してマイクロレンズを作成する工程とを含む。
【００４３】
本発明のマイクロレンズアレイ板の第１製造方法によれば、先ず、例えば石英板等の透明板部材に、マイクロレンズの曲面を夫々規定する複数の凹状部を形成する。その後、この凹状部の縁部に、曲面に沿って少なくとも部分的に反射膜を形成する。このような反射膜は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｒ（クロム）等の金属膜をスパッタリング等により一面に形成し、これをフォトリソグラフィ及びエッチングによって、凹状部の縁部にだけ残すように、パターニングすればよい。その後、透明板部材よりも高屈折率の、例えば、接着剤等の透明樹脂層を凹状部内に充填して、マイクロレンズを作成する。従って、上述した本発明の第１マイクロレンズアレイ板を製造できる。
【００４４】
本発明のマイクロレンズアレイ板の第２製造方法は上記課題を解決するために、透明板部材にマイクロレンズの曲面を夫々規定する複数の凹状部を形成する工程と、前記マイクロレンズの開口領域を少なくとも部分的に規定するように、前記凹状部の縁部に、前記曲面に沿って少なくとも部分的に遮光膜を形成する工程と、前記透明板部材よりも高屈折率の透明樹脂層を前記凹状部内に充填してマイクロレンズを作成する工程とを含む。
【００４５】
本発明のマイクロレンズアレイ板の第２製造方法によれば、先ず、例えば石英板等の透明板部材に、マイクロレンズの曲面を夫々規定する複数の凹状部を形成する。その後、この凹状部の縁部に、曲面に沿って少なくとも部分的に遮光膜を形成する。このような反射膜は、例えば、Ａｌ、Ｃｒ等の金属膜をスパッタリング等により一面に形成し、これをフォトリソグラフィ及びエッチングによって、凹状部の縁部にだけ残すように、パターニングすればよい。或いは黒色等の樹脂膜から形成してもよい。その後、透明板部材よりも高屈折率の、例えば、接着剤等の透明樹脂層を凹状部内に充填して、マイクロレンズを作成する。従って、上述した本発明の第２マイクロレンズアレイ板を製造できる。
【００４６】
本発明の光学素子板の製造方法は上記課題を解決するために、透明板部材に開口の斜めの側壁面を夫々規定する複数の凹状部を形成する工程と、前記凹状部の縁部に、前記側壁面に沿って少なくとも部分的に反射膜を形成する工程と、透明樹脂層を前記凹状部内に充填する工程とを含んでおり、前記側壁面は、当該光学素子板に入射される入射光を前記開口の中央寄りに反射する側に傾斜している。
【００４７】
本発明の光学素子板の製造方法によれば、先ず、例えば石英板等の透明板部材に、側壁面を夫々規定する複数の凹状部を形成する。その後、この凹状部の縁部に、側壁面に沿って少なくとも部分的に反射膜を形成する。このような反射膜は、例えば、Ａｌ、Ｃｒ等の金属膜をスパッタリング等により一面に形成し、これをフォトリソグラフィ及びエッチングによって、凹状部の縁部にだけ残すように、パターニングすればよい。その後、例えば、接着剤等の透明樹脂層を凹状部内に充填する。従って、上述した本発明の光学素子板を製造できる。
【００４８】
本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の第１から第５電気光学装置のうちいずれか一つを具備する。
【００４９】
本発明の電子機器は、上述した本発明の電気光学装置を具備して構成されているので、明るく表示品質に優れた、プロジェクタ、液晶テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの各種電子機器を実現できる。
【００５０】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００５２】
（マイクロレンズアレイ板の第１実施形態）
先ず、マイクロレンズアレイ板の第１実施形態について、図１から図４を参照して説明する。ここに、図１は、マイクロレンズアレイ板の概略斜視図であり、図２は、本実施形態のマイクロレンズアレイ板のうち４つのマイクロレンズに係る部分を拡大して示す部分拡大平面図であり、図３は、本実施形態のマイクロレンズアレイ板の部分拡大断面図であり、図４は、その変形形態におけるマイクロレンズアレイ板の部分拡大断面図である。
【００５３】
図１に示すように、本実施形態のマイクロレンズアレイ板２０は、カバーガラス２００で覆われた、例えば石英板等からなる透明板部材２１０を備える。透明板部材２１０には、マトリクス状に多数の凹状の窪みが掘られている。そして、この凹状の窪みの中に、カバーガラス２００と透明板部材２１０とを相互に接着する、例えば感光性樹脂材料からなる接着剤が硬化してなる、透明板部材２１０よりも高屈折率の透明な接着層２３０が充填されている。これらにより、マトリクス状に平面配列された多数のマイクロレンズ５００が構築されている。
【００５４】
図２及び図３に示すように、各マイクロレンズ５００の曲面は、相互に屈折率が異なる第１透明媒質の一例たる透明板部材２１０と第２透明媒質の一例たる接着層２３０とにより規定されている。そして、各マイクロレンズ５００は、図３中で下側に凸状に突出した凸レンズとして構築されている。
【００５５】
マイクロレンズアレイ板２０は、その使用時には、各マイクロレンズ５００が、例えば後述する液晶装置等の電気光学装置の各画素に対応するように、配置される。従って、各マイクロレンズ５００における中央部（即ち、反射膜２２０が形成されていない部分）に、入射する入射光は、各マイクロレンズ５００の屈折作用により、電気光学装置における各画素の中央に向けて集光される。
【００５６】
図３に示すように、各マイクロレンズ５００の縁部では、その曲面がカバーガラス２００の面或いは透明板部材２１０の面に対して相対的に急峻に切り立っている。ここで特に、各マイクロレンズ５００の縁部には、各マイクロレンズ５００の曲面に沿って反射膜２２０が設けられている。従って使用時に、各マイクロレンズ５００における、この急峻な曲面に入射する入射光は、反射膜２２０による反射作用によって、各マイクロレンズ５００の中央に向かって集光される。この際、各マイクロレンズ５００の曲面の曲率や反射膜２２０を形成する範囲を、電気光学装置の仕様に応じて適宜設定することによって、反射膜２２０で反射された入射光が、この電気光学装置内部の液晶層等を透過するときに、対応する画素の開口領域を通過するようにできる。
【００５７】
以上の結果、各マイクロレンズ５００におけるレンズ縁部の急峻な曲面に入射する入射光を、反射膜２２０による反射作用によって、レンズ中央部に入射され且つ各マイクロレンズ５００により集光される入射光と一緒に、表示に寄与する光として利用できる。即ち、光の利用効率を向上でき、最終的には、より明るい画像表示が可能となる。
【００５８】
尚、このような反射膜２２０は、例えばＡｌ、Ｃｒ等といった反射率が数十％以上の反射性の各種金属膜などから構成される。また、その膜厚は、各マイクロレンズ５００の中央部における集光能力に対し、実践的な意味で悪影響を及ぼさない程度であれば任意である。
【００５９】
図４に示すように、本実施形態の一変形形態として、マイクロレンズアレイ板２０に、マイクロレンズアレイ板２０が取り付けられる電気光学装置における非開口領域を少なくとも部分的に規定する遮光膜２４０を設けてもよい。より具体的には、格子状の非開口領域を単独で規定するように、格子状の平面パターンを有する遮光膜２４０を構成してもよい。或いは、格子状の非開口領域を、他の遮光膜と協働で規定するように、ストライプ状の平面パターンを有する遮光膜２４０を構成してもよい。
【００６０】
図４のように構成すれば、より確実に各画素の非開口領域を規定でき、各画素間における光り抜け等を防止できる。更に、電気光学装置の非開口領域に作り込まれる、光が入射すると光電効果による光リーク電流が発生して特性が変化してしまうＴＦＴ、ＴＦＤ等の電子素子に、光が入射するのを確実に防ぐことも可能となる。
【００６１】
尚、図４において遮光膜２４０上には、保護膜２４１が形成されており、更に、この保護膜２４１に代えて又は加えて、後述の如き対向電極や配向膜が形成されてもよい。
【００６２】
（マイクロレンズアレイ板の第２実施形態）
次に、マイクロレンズアレイ板の第２実施形態について、図１から図３を参照して説明する。
【００６３】
図１から図３に示した第１実施形態の場合とほぼ同様に第２実施形態も構成されるが、第２実施形態では、反射膜２２０に代えて、各マイクロレンズ５００のレンズ縁部には、遮光膜が設けられる。このような遮光膜は、例えば金属膜、樹種膜等からなり、好ましくは光透過率が十数％或いは数％以下程度である遮光性に優れた膜が用いられる。
【００６４】
従って第２実施形態によれば、図３に示した如き、各レンズ縁部の急峻な曲面に入射する入射光は、遮光膜による光吸収作用或いは反射作用によって遮光され、各マイクロレンズにより集光される光を乱すことはなくなる。しかも、各画素の非開口領域の全部又は一部を、マイクロレンズに近接して規定できるので、マイクロレンズにより集光される光を無駄なく利用可能となる。
【００６５】
（光学素子板の実施形態）
次に、上述の如く画素単位で入射光を集光するマイクロレンズアレイ板２０と類似の機能を有する光学素子板の実施形態について、図５から図７を参照して説明する。ここに、図５は、本実施形態の光学素子板のうち４つの開口に係る部分を拡大して示す部分拡大平面図であり、図６は、本実施形態の光学素子板の部分拡大断面図であり、図７は、その変形形態における光学素子板の部分拡大断面図である。尚、図５から図７では、上述したマイクロレンズアレイ板の実施形態に係る図１から図４と同様の構成要素には、同様の参照符号を付し、それらの説明は適宜省略する。
【００６６】
図５及び図６に示すように、本実施形態の光学素子板２０’は、カバーガラス２００で覆われた、例えば石英板等からなる透明板部材２１０’を備える。透明板部材２１０’には、マトリクス状に多数の凹状の窪みが掘られている。そして、この凹状の窪みの中に、カバーガラス２００と透明板部材２１０’とを相互に接着する接着剤が硬化してなる、透明な接着層２３０’が充填されている。これらにより、マトリクス状に平面配列された多数の開口５００’が構築されている。
【００６７】
光学素子板２０’は、その使用時には、各開口５００’が、例えば後述する液晶装置等の電気光学装置の各画素に対応するように、配置される。従って、各開口５００’における中央部（即ち、反射膜２２０’が形成されていない部分）に、入射する入射光は、各開口５００’をすり抜けてそのまま、電気光学装置における各画素の開口領域に至る。
【００６８】
図６に示すように、各開口５００’の縁部では、その側壁面がカバーガラス２００の面或いは透明板部材２１０の面に対して相対的に急峻に切り立っている。ここで特に、各開口５００’の縁部には、その側壁面に沿って反射膜２２０’が設けられている。しかも、光学素子板２００’における各開口５００’の縁部では、その側壁面が、入射光を開口５００の中央寄りに反射する側に傾斜している。
従って使用時に、各開口５００’における、この急峻な側壁面に入射する入射光は、反射膜２２０’による反射作用によって、各開口５００’の中央に向かって集光される。この際、各開口５００’の側壁面の角度や反射膜２２０’を形成する範囲を、電気光学装置の仕様に応じて適宜設定することによって、反射膜２２０’で反射された入射光が、この電気光学装置内部の液晶層等を透過するときに、対応する画素の開口領域を通過するようにできる。
【００６９】
以上の結果、各開口５００’における側壁面に入射する入射光を、反射膜２２０’による反射作用によって、各開口５００’の中央部に入射され素通りされる入射光と一緒に、表示に寄与する光として利用できる。即ち、光の利用効率を向上でき、最終的には、より明るい画像表示が可能となる。
【００７０】
尚、このような反射膜２２０は、例えばＡｌ、Ｃｒ等といった反射率が数十％以上の反射性の各種金属膜などから構成される。また、その膜厚は、各開口５００’の中央部における光透過能力に対し、実践的な意味で悪影響を及ぼさない程度であれば任意である。
【００７１】
図７に示すように、本実施形態の一変形形態として、光学素子板２０’に、光学素子板２０’が取り付けられる電気光学装置における非開口領域を少なくとも部分的に規定する遮光膜２４０を設けてもよい。
【００７２】
尚、図７において遮光膜２４０上には、保護膜２４１が形成されており、更に、この保護膜２４１に代えて又は加えて、後述の如き対向電極や配向膜が形成されてもよい。
【００７３】
（電気光学装置）
次に、本発明の電気光学装置に係る実施形態の全体構成について、図８及び図９を参照して説明する。ここでは、電気光学装置の一例である駆動回路内蔵型のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとる。
【００７４】
図８は、ＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に、対向基板として用いられる上述のマイクロレンズアレイ板側から見た平面図であり、図９は、図８のＨ−Ｈ’断面図である。
【００７５】
図８及び図９において、本実施形態に係る電気光学装置では、ＴＦＴアレイ基板１０と、対向基板として用いられるマイクロレンズアレイ板２０とが対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ板２０との間に液晶層５０が封入されており、ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ板２０とは、画像表示領域１０ａの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材５２により相互に接着されている。
【００７６】
シール材５２は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴアレイ基板１０上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。また、シール材５２中には、ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ板２０との間隔（基板間ギャップ）を所定値とするためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が散布されている。即ち、本実施形態の電気光学装置は、プロジェクタのライトバルブ用として小型で拡大表示を行うのに適している。但し、当該電気光学装置が液晶ディスプレイや液晶テレビのように大型で等倍表示を行う液晶装置であれば、このようなギャップ材は、液晶層５０中に含まれてもよい。
【００７７】
シール材５２が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域１０ａの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜５３が、マイクロレンズアレイ板２０側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜の一部又は全部は、ＴＦＴアレイ基板１０側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。
【００７８】
画像表示領域の周辺に広がる領域のうち、シール材５２が配置されたシール領域の外側に位置する周辺領域には、データ線駆動回路１０１及び外部回路接続端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って設けられており、走査線駆動回路１０４が、この一辺に隣接する２辺に沿って設けられている。更にＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域１０ａの両側に設けられた走査線駆動回路１０４間をつなぐための複数の配線１０５が設けられている。また図８に示すように、マイクロレンズアレイ板２０の４つのコーナー部には、両基板間の上下導通端子として機能する上下導通材１０６が配置されている。他方、ＴＦＴアレイ基板１０にはこれらのコーナーに対向する領域において上下導通端子が設けられている。これらにより、ＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ板２０との間で電気的な導通をとることができる。
【００７９】
図９において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、画素スイッチング用のＴＦＴや走査線、データ線等の配線が形成された後の画素電極９ａ上に、配向膜が形成されている。他方、マイクロレンズアレイ板２０上には、前述したカバーガラス２００、透明板部材２１０及びマイクロレンズ５００の他、対向電極２１が形成され、更に最上層部分（図９で、マイクロレンズアレイ板２０の下側表面）に配向膜が形成されている。また、液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。
【００８０】
尚、図８及び図９に示したＴＦＴアレイ基板１０上には、これらのデータ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４等に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。
【００８１】
次に以上の如く構成された電気光学装置における回路構成及び動作について図１０を参照して説明する。図１０は、電気光学装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路を示すブロック図である。
【００８２】
図１０において、本実施形態における電気光学装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素には夫々、画素電極９ａと当該画素電極９aをスイッチング制御するためのＴＦＴ３０とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。そして、画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが、各データ線６ａに供給されるように構成されている。このようにデータ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。
【００８３】
また、画素スイッチング用のＴＦＴ３０のゲートに走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９ａは、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。画素電極９ａを介して電気光学物質の一例としての液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、対向基板に形成された対向電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電位レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ノーマリーホワイトモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として電気光学装置からは画像信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９ａと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０を付加する。走査線３ａと並行して、蓄積容量７０の固定電位側容量電極を含むと共に定電位に固定された容量線３００が設けられている。
【００８４】
次に、本発明の実施形態の電気光学装置の画像表示領域における構成について、図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は、データ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。図１２は、図１１のＡ−Ａ’断面図である。尚、図１２においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００８５】
図１１において、電気光学装置のＴＦＴアレイ基板上には、マトリクス状に複数の透明な画素電極９ａ（点線部９ａ’により輪郭が示されている）が設けられており、画素電極９ａの縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ及び走査線３ａが設けられている。
【００８６】
また、半導体層１ａのうち図中右上がりの斜線領域で示したチャネル領域１ａ’に対向するように走査線３ａが配置されており、走査線３ａはゲート電極として機能する。このように、走査線３ａとデータ線６ａとの交差する個所には夫々、チャネル領域１ａ’に走査線３ａがゲート電極として対向配置された画素スイッチング用のＴＦＴ３０が設けられている。
【００８７】
図１１及び図１２に示すように、蓄積容量７０は、ＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域１ｅ及び画素電極９ａに接続された画素電位側容量電極としての中継層７１と、固定電位側容量電極としての容量線３００の一部とが、誘電体膜７５を介して対向配置されることにより形成されている。
【００８８】
容量線３００は平面的に見て、走査線３ａに沿ってストライプ状に伸びており、ＴＦＴ３０に重なる個所が図１１中上下に突出している。このような容量線３００は好ましくは、例えば金属を含む遮光性の導電膜からなる。このように構成すれば、容量線３００は、蓄積容量７０の固定電位側容量電極としての機能の他、ＴＦＴ３０の上側において入射光からＴＦＴ３０を遮光する遮光層としての機能を持つ。
【００８９】
他方、ＴＦＴアレイ基板１０上におけるＴＦＴ３０の下側には、下側遮光膜１１ａが格子状に設けられている。下側遮光膜１１ａは、例えば、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）等の高融点金属のうち少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、これらを積層したもの等からなる。
【００９０】
そして、図１１中縦方向に夫々伸びるデータ線６ａと図１１中横方向に夫々伸びる容量線３００とが相交差して形成されること及び格子状に形成された下側遮光膜１１ａにより、各画素の非開口領域を規定している。
【００９１】
図１１及び図１２に示すように、データ線６ａは、コンタクトホール８１を介して、例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。尚、上述した中継層７１と同一膜からなる中継層を形成して、当該中継層及び２つのコンタクトホールを介してデータ線６ａと高濃度ソース領域１ｄとを電気的に接続してもよい。
【００９２】
また容量線３００は好ましくは、画素電極９ａが配置された画像表示領域１０ａ（図８参照）からその周囲に延設され、定電位源と電気的に接続されて、固定電位とされる。このような定電位源としては、データ線駆動回路や走査線駆動回路に供給される正電源や負電源の定電位源でもよいし、マイクロレンズアレイ板２０の対向電極２１に供給される定電位でも構わない。更に、ＴＦＴ３０の下側に設けられる下側遮光膜１１ａについても、その電位変動がＴＦＴ３０に対して悪影響を及ぼすことを避けるために、容量線３００と同様に、画像表示領域１０ａからその周囲に延設して定電位源に接続するとよい。
【００９３】
画素電極９ａは、中継層７１を中継することにより、コンタクトホール８３及び８５を介して半導体層１ａのうち高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続されている。
【００９４】
図１１及び図１２において、電気光学装置は、透明なＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置されるマイクロレンズアレイ板２０（図１から図４参照）とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１０は、例えば石英基板、ガラス基板、シリコン基板からなる。
【００９５】
尚、マイクロレンズアレイ板２０に代えて、図５から図７に示した光学素子板２０’を用いることも可能である。
【００９６】
図１２に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０には、画素電極９ａが設けられており、その上側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜１６が設けられている。画素電極９ａは例えば、ＩＴＯ膜などの透明導電性膜からなる。また配向膜１６は例えば、ポリイミド膜などの透明な有機膜からなる。
【００９７】
他方、マイクロレンズアレイ板２０には、その全面に渡って対向電極２１が設けられており、その下側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜２２が設けられている。対向電極２１は例えば、ＩＴＯ膜などの透明導電性膜からなる。また配向膜２２は、ポリイミド膜などの透明な有機膜からなる。
【００９８】
マイクロレンズアレイ板２０には、図４に示した如く、各画素の非開口領域に対応して格子状又はストライプ状の遮光膜２４０を設けるようにしてもよい。このような構成を採ることで、前述の如く非開口領域を規定する容量線３００やデータ線６ａと共に当該マイクロレンズアレイ板２０上の遮光膜２４０により、マイクロレンズアレイ板２０側からの入射光がチャネル領域１ａ’や低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃに侵入するのを、より確実に阻止できる。
【００９９】
このように構成された、画素電極９ａと対向電極２１とが対面するように配置されたＴＦＴアレイ基板１０とマイクロレンズアレイ板２０との間には、シール材５２（図８及び図９参照）により囲まれた空間に電気光学物質の一例である液晶が封入され、液晶層５０が形成される。
【０１００】
更に、画素スイッチング用のＴＦＴ３０下には、下地絶縁膜１２が設けられている。下地絶縁膜１２は、下側遮光膜１１ａからＴＦＴ３０を層間絶縁する機能の他、ＴＦＴアレイ基板１０の全面に形成されることにより、ＴＦＴアレイ基板１０の表面の研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れ等で画素スイッチング用のＴＦＴ３０の特性変化を防止する機能を有する。
【０１０１】
図１２において、画素スイッチング用のＴＦＴ３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、走査線３ａ、当該走査線３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜を含む絶縁膜２、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄ並びに高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。
【０１０２】
走査線３ａ上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール８１及び高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８３が各々開孔された第１層間絶縁膜４１が形成されている。
【０１０３】
第１層間絶縁膜４１上には中継層７１及び容量線３００が形成されており、これらの上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール８１及び中継層７１へ通じるコンタクトホール８５が各々開孔された第２層間絶縁膜４２が形成されている。
【０１０４】
第２層間絶縁膜４２上にはデータ線６ａが形成されており、これらの上には、中継層７１へ通じるコンタクトホール８５が形成された平坦化した第３層間絶縁膜４３が形成されている。画素電極９ａは、このように構成された第３層間絶縁膜４３の上面に設けられている。
【０１０５】
本実施形態では、第３層間絶縁膜４３の表面は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学的機械研磨）処理等により平坦化されており、その下方に存在する各種配線や素子による段差に起因する液晶層５０における液晶の配向不良を低減する。
【０１０６】
ここで図１３を参照して、電気光学装置におけるマイクロレンズアレイ板２０の集光機能について説明する。図１３は、対向基板として用いられるマイクロレンズアレイ板２０の各マイクロレンズ５００により入射光が集光される様子を概略的に示す断面図である。尚、図１３では、各マイクロレンズ５００は、そのレンズ中心が、各画素中心に一致するように配置されている。
【０１０７】
図１３に示すように、マイクロレンズアレイ板２０は、図中上方から入射される入射光を複数の画素電極９ａに夫々集光する、マトリクス状に配置された複数のマイクロレンズ５００と、そのレンズ縁部に形成された反射膜２２０とを備える。そして、透明板部材２１０の上に（図中下側に）、対向電極２１及び配向膜２２が形成されている。
【０１０８】
以上のように構成されているため、本実施形態の電気光学装置によれば、複数のマイクロレンズ５００により、マイクロレンズアレイ板２０側からの入射光は、複数の画素電極９ａ上に夫々集光される。加えて、各レンズ縁部の反射膜２２０における反射によって、マイクロレンズアレイ板２０側からの入射光を、集光できる。従って、マイクロレンズ５００が無い場合やマイクロレンズ５００の縁部に反射膜２２０が無い場合と比較して、各画素における実効開口率が高められている。
【０１０９】
以上図１から図１３を参照して説明した各実施形態では、データ線駆動回路１０１や走査線駆動回路１０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に設ける代わりに、例えばＴＡＢ（Tape Automated bonding）基板上に実装された駆動用ＬＳＩに、ＴＦＴアレイ基板１０の周辺部に設けられた異方性導電フィルムを介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。また、マイクロレンズアレイ板２０の投射光が入射する側及びＴＦＴアレイ基板１０の出射光が出射する側には各々、例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＶＡ（Vertically Aligned）モード、ＰＤＬＣ(Polymer Dispersed Liquid Crystal)モード等の動作モードや、ノーマリーホワイトモード／ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の方向で配置される。
【０１１０】
尚、図８から図１３に示した実施形態では、対向基板として図１から図４に示した如きマイクロレンズアレイ板２０を用いているが、このようなマイクロレンズアレイ板２０を、ＴＦＴアレイ基板１０として利用することも可能である。或いは対向基板として（マイクロレンズアレイ板２０ではなく）単純にガラス基板等に対向電極や配向膜が形成されたものを使用して、ＴＦＴアレイ基板１０側にマイクロレンズアレイ基板２０を取り付けることも可能である。即ち、本発明のマイクロレンズ及びそのレンズ縁部における反射膜や遮光膜を含む構造（図１から図４参照）は、ＴＦＴアレイ基板１０側に作り込むこと或いは取り付けることが可能である。
【０１１１】
同様に、図５から図７に示した如き光学素子板２０’を、ＴＦＴアレイ基板１０として利用することも可能である。或いは対向基板として（マイクロレンズアレイ板２０や光学素子板２０’ではなく）単純にガラス基板等に対向電極や配向膜が形成されたものを使用して、ＴＦＴアレイ基板１０側に光学素子基板２０’を取り付けることも可能である。即ち、本発明の開口及びその縁部における反射膜を含む構造（図５から図７参照）は、ＴＦＴアレイ基板１０側に作り込むこと或いは取り付けることが可能である。
【０１１２】
（マイクロレンズアレイ板の製造方法）
次に、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ板２０の製造方法について、図１４を参照して説明する。
【０１１３】
先ず図１４（ａ）に示すように、ネオセラム等からなる透明板部材２１０ａ上に、マスク層６１２を形成する。次に図１４（ｂ）に示すように、マスク層６１２に所定の平面配列で開口部６１２ａをフォトリソグラフィ法のパターニング処理により形成する。この時、開口部６１２ａの開口径は実際に形成しようとする凹曲面部６００の径よりも小さいことが望ましい。
【０１１４】
次に図１４（ｃ）に示すように、マスク層６１２の開口部６１２ａから透明板部材２１０ａの表面を等方的にエッチング処理し、凹曲面部６００を形成する。このエッッチング処理は、フッ酸を主体とするエッチング液を用いた湿式エッチングで行う。即ち、この段階で、マイクロレンズ毎に凹曲面部６００が掘られた透明板部材２１０が完成する。続いて、図１４（ｄ）に示すようにマスク層６１２をエッチング処理によって除去する。
【０１１５】
次に、図１４（ｅ）に示すように、例えばＡｌ、Ｃｒ等の反射膜２２０ａをスパッタリング法等により、透明板部材２１０の表面に成膜する。続いて、図１４（ｆ）に示すように、この反射膜２２０ａを、フォトリソグラフィ法のパターニング処理によって、各凹曲面部６００の縁部のみに残すことによって、反射膜２２０を形成する。
【０１１６】
次に図１４（ｇ）に示すように、マイクロレンズ５００の表面に熱硬化性の透明な接着剤を塗布してネオセラム等からなるカバーガラス２００を押し付けて硬化させる。これにより、透明板部材２１０に掘られた各凹曲面部６００内に、接着層２３０が充填されてなるマイクロレンズ５００が完成する。この際、透明板部材２１０よりも高屈折率の接着層２３０を形成することで、各々が凸レンズからなるマイクロレンズ５００を比較的簡単に作成できる。
【０１１７】
この図１４（ｇ）に示した工程では、カバーガラス２００を研磨して、所望の厚みを有するカバーガラス２００としてもよい。
【０１１８】
以上説明したように本実施形態の製造方法によれば、図１から図３に示した如きマイクロレンズアレイ板２０を比較的効率良く製造できる。
【０１１９】
尚、図４に示したマイクロレンズアレイ板２０を製造する場合には、上述した図１４（ｇ）で示した工程に続いて、遮光膜２４０及び保護膜２４１などを、スパッタリング、コーティング等によりこの順に成膜すればよい。また、マイクロレンズアレイ板の第２実施形態を製造する場合には、図１４（ｅ）において、反射膜２２０ａに代えて、金属膜、樹脂膜等から遮光膜を形成して、図１４（ｇ）におけるパターニングを行えばよい。
【０１２０】
（光学素子板の製造方法）
次に、本実施形態に係る光学素子板２０’の製造方法について、図１５を参照して説明する。尚、図１５では、図１４に示したのと同様の構成要素には同様の参照符号を付し、それらの説明は、適宜省略する。
【０１２１】
先ず図１５（ａ）に示すように、ネオセラム等からなる透明板部材２１０ａ上に、マスク層６１２を形成する。次に図１５（ｂ）に示すように、マスク層６１２に所定の平面配列で開口部６１２ａ’をフォトリソグラフィ法のパターニング処理により形成する。
【０１２２】
次に図１５（ｃ）に示すように、マスク層６１２の開口部６１２ａ’から透明板部材２１０ａの表面をウエットエッチング若しくはウエットエッチング及びドライエッチングの組み合わせによって、エッチング処理し、則壁面にテーパを有する凹面部６００’を形成する。即ち、この段階で、開口毎に凹面部６００’が掘られた透明板部材２１０’が完成する。続いて、図１５（ｄ）に示すようにマスク層６１２をエッチング処理によって除去する。
【０１２３】
次に、図１５（ｅ）に示すように、例えばＡｌ、Ｃｒ等の反射膜２２０ａ’をスパッタリング法等により、透明板部材２１０’の表面に成膜する。続いて、図１５（ｆ）に示すように、この反射膜２２０ａ’を、フォトリソグラフィ法のパターニング処理によって、各凹面部６００の縁部のみに残すことによって、反射膜２２０’を形成する。
【０１２４】
次に図１５（ｇ）に示すように、開口５００’の表面に熱硬化性の透明な接着剤を塗布してネオセラム等からなるカバーガラス２００を押し付けて硬化させる。これにより、透明板部材２１０’に掘られた各凹面部６００’内に、接着層２３０’が充填されてなる開口５００’が完成する。
【０１２５】
この図１５（ｇ）に示した工程では、カバーガラス２００を研磨して、所望の厚みを有するカバーガラス２００としてもよい。
【０１２６】
以上説明したように本実施形態の製造方法によれば、図５及び図６に示した如き光学素子板２０’を比較的効率良く製造できる。
【０１２７】
尚、図７に示した光学素子板２０’を製造する場合には、上述した図１５（ｇ）で示した工程に続いて、遮光膜２４０及び保護膜２４１などを、スパッタリング、コーティング等によりこの順に成膜すればよい。
【０１２８】
（電子機器の実施形態）
次に、以上詳細に説明した電気光学装置をライトバルブとして用いた電子機器の具体例として、複板式カラープロジェクタの実施形態について、その全体構成、特に光学的な構成について説明する。ここに図１６は、複板式カラープロジェクタの図式的断面図である。
【０１２９】
図１６において、本実施形態における複板式カラープロジェクタの一例たる、液晶プロジェクタ１１００は、駆動回路がＴＦＴアレイ基板上に搭載された電気光学装置を含む液晶モジュールを３個用意し、夫々ＲＧＢ用のライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂとして用いたプロジェクタとして構成されている。液晶プロジェクタ１１００では、メタルハライドランプ等の白色光源のランプユニット１１０２から投射光が発せられると、３枚のミラー１１０６及び２枚のダイクロイックミラー１１０８によって、ＲＧＢの３原色に対応する光成分Ｒ、Ｇ、Ｂに分けられ、各色に対応するライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂに夫々導かれる。この際特にＢ光は、長い光路による光損失を防ぐために、入射レンズ１１２２、リレーレンズ１１２３及び出射レンズ１１２４からなるリレーレンズ系１１２１を介して導かれる。そして、ライトバルブ１００Ｒ、１００Ｇ及び１００Ｂにより夫々変調された３原色に対応する光成分は、ダイクロイックプリズム１１１２により再度合成された後、投射レンズ１１１４を介してスクリーン１１２０にカラー画像として投射される。
【０１３０】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴なうマイクロレンズアレイ板及びその製造方法、光学素子板及びその製造方法、電気光学装置、並びに電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマイクロレンズアレイ板の第１実施形態の概略斜視図である。
【図２】マイクロレンズアレイ板の第１実施形態のうち、４つのマイクロレンズに係る部分を拡大して示す部分拡大平面図である。
【図３】マイクロレンズアレイ板の第１実施形態の部分拡大断面図である。
【図４】本発明のマイクロレンズアレイ板の変形形態における部分拡大断面図である。
【図５】本発明の光学素子板の実施形態うち、４つの開口に係る部分を拡大して示す部分拡大平面図である。
【図６】光学素子板の実施形態の部分拡大断面図である。
【図７】本発明の光学素子板の変形形態における部分拡大断面図である。
【図８】本発明の電気光学装置に係る実施形態おけるＴＦＴアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図である。
【図９】図８のＨ−Ｈ’断面図である。
【図１０】電気光学装置に係る実施形態における画像表示領域を構成するマトリクス状の複数の画素に設けられた各種素子、配線等の等価回路を示すブロック図である。
【図１１】電気光学装置に係る実施形態におけるデータ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ’断面図である。
【図１３】電気光学装置に係る実施形態において、対向基板として用いられるマイクロレンズアレイ板の各マイクロレンズにより入射光が集光される様子を概略的に示す断面図である。
【図１４】マイクロレンズアレイ板の製造方法を示す工程図である。
【図１５】光学素子板の製造方法を示す工程図である。
【図１６】本発明の電子機器の実施形態である複板式カラープロジェクタの一例たるカラー液晶プロジェクタを示す図式的断面図である。
【符号の説明】
９ａ…画素電極
１０…ＴＦＴアレイ基板
２０…マイクロレンズアレイ板
２０’…光学素子板
３０…ＴＦＴ
５０…液晶層
２００…カバーガラス
２１０、２１０’…透明板部材
２２０、２２０’…反射膜
２３０、２３０’…接着層
２４０…遮光膜
５００…マイクロレンズ
５００’…開口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a microlens array plate and a manufacturing method thereof, an optical element plate having a pixel-unit condensing function similar to a microlens and a manufacturing method thereof, an electro-optical device, and an electronic apparatus.
[0002]
[Background]
In an electro-optical device such as a liquid crystal device, in the image display area, various wirings such as a data line, a scanning line, a capacitor line, a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT (Thin Film Transistor) as appropriate), a thin film diode (hereinafter referred to as a thin film diode) Various electronic elements such as TFD (Thin Film Diode) are appropriately formed. For this reason, in each pixel, the region where light that can actually contribute to display is transmitted or reflected is essentially limited by the presence of various wirings, electronic elements, and the like. More specifically, for each pixel, the aperture ratio of each pixel, which is the ratio of the area where light that actually contributes to display is transmitted or reflected (ie, the aperture area of each pixel) to the entire area, is 70, for example. %.
[0003]
Here, the light source light and the external light incident on the electro-optical device are substantially parallel light at least when passing through an electro-optical material layer such as a liquid crystal layer in the electro-optical device. However, when parallel light is incident on the electro-optical device, only the light amount corresponding to the aperture ratio of each pixel can be used as it is.
[0004]
Therefore, conventionally, a microlens array including a microlens corresponding to each pixel is formed on the counter substrate, or a microlens array plate is attached to the counter substrate. With such a microlens, the light that travels toward the non-opening area excluding the opening area in each pixel as it is is condensed in units of pixels and transmitted through the electro-optic material layer. It is guided in the opening area. As a result, in the electro-optical device, it is said that bright display is possible by using a microlens array.
[0005]
In addition, this type of microlens is manufactured, for example, by forming a concave portion on a transparent plate member such as a quartz plate so as to form a curved surface of the microlens and filling the inside with a transparent resin or the like.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of this type of microlens array, a high lens capability is required at the lens edge in order to collect light in units of pixels. Therefore, the lens edge portion where the adjacent microlenses are close to each other has a sharply curved surface shape.
[0007]
Such a sharp lens edge is theoretically or designally difficult to actually form with high accuracy, and results in disturbing light collection. As a result, there is a problem that even if a microlens is used, it is technically difficult to efficiently use light to a theoretically possible extent. Furthermore, if the light use efficiency is forcibly increased, there is a problem in that the image quality may be deteriorated due to disturbance of the condensed light.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and a microlens array plate and a method for manufacturing the same, an optical element plate and a method for manufacturing the same, and the like, which can efficiently collect light in units of pixels in an electro-optical device. An object of the present invention is to provide an electro-optical device including a microlens array plate or an optical element plate, and an electronic apparatus including such an electro-optical device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the first microlens array plate of the present invention is a microlens array plate including a plurality of microlenses arranged in a plane, and has a mutual refractive index that defines a curved surface of the microlens. A first transparent medium and a second transparent medium different from each other, and a reflective film that at least partially covers the edge of the microlens along the curved surface of the microlens at the boundary between the first transparent medium and the second transparent medium Is provided.
[0010]
According to the first microlens array plate of the present invention, the curved surface of each microlens is defined by the first transparent medium and the second transparent medium having different refractive indexes. A plurality of such microlenses are arranged in a plane. Here, a surface on which a plurality of microlenses are arranged in a plane is referred to as an “arrangement plane”. Therefore, if the microlens array plate is arranged so that each microlens corresponds to each pixel of an electro-optical device such as a liquid crystal device, for example, the light that travels toward the non-opening region of each pixel as it is Can be guided into the aperture region of each pixel by each microlens. Here, in particular, at the lens edge of each microlens, the curved surface stands sharply relative to the arrangement plane. The reflective film at least partially covers such a steep lens edge. Therefore, the light incident on this steep curved surface can be condensed toward the center of each microlens not by the refraction action by each microlens but by the reflection action by the reflection film. At this time, when the light reflected by the reflective film actually passes through the electro-optic material layer in the electro-optic device used in combination with the microlens array plate, it can pass through the aperture area of the corresponding pixel. As described above, the curvature of the curved surface of each microlens and the range for forming the reflective film may be set individually and specifically in accordance with the specifications of the electro-optical device. As a result, the light incident on the steep curved surface of each lens edge becomes light contributing to display together with the light collected by each microlens by the reflection action of the reflection film.
[0011]
As described above, it is possible to efficiently collect light in pixel units.
[0012]
According to one aspect of the first microlens array plate of the present invention, a light shielding film that at least partially defines a non-opening region in the electro-optical device to which the microlens array plate is attached is further provided.
[0013]
According to this aspect, in addition to the reflective film provided on the lens edge, at least one of the non-opening regions in the electro-optical device to which the microlens array plate is attached by a so-called black mask or a light shielding film called a black matrix. Parts are defined. Therefore, the non-opening region of each pixel can be more reliably defined, and light leakage between the pixels can be prevented. Furthermore, it is ensured that light is incident on electronic elements such as TFTs and TFDs that are formed in the non-opening region of the electro-optical device and have characteristics that change when a light leaks due to photoelectric effect. It is also possible to prevent it.
[0014]
Such a light-shielding film may be provided on the microlens array plate in a lattice shape or in a stripe shape.
[0015]
In another aspect of the first microlens array plate of the present invention, a cover glass is further provided, the second transparent medium has a higher refractive index than the first transparent medium, and the curved surface is formed on the cover glass. As defined, each microlens is formed of a transparent resin layer raised in a convex shape.
[0016]
According to this aspect, the dust resistance and heat resistance can be enhanced by the cover glass. At this time, the transparent resin layer is raised on the cover glass so that each microlens is constructed as a convex lens.
[0017]
In this aspect, the first transparent medium is a transparent plate member dug into each microlens so as to define the curved surface, and is attached to the cover glass via the transparent resin layer that functions as an adhesive layer. You may comprise so that it may adhere | attach.
[0018]
With this configuration, it is possible to construct a microlens array plate having a structure in which a transparent plate member and a cover glass dug into each microlens so as to define a curved surface are bonded by a transparent resin layer. . That is, the structure in which the reflective film is formed on the lens edge can be realized relatively easily by using the structure in which the cover glass is bonded with the adhesive.
[0019]
In order to solve the above problems, the second microlens array plate of the present invention is a microlens array plate including a plurality of microlenses arranged in a plane, and has a mutual refractive index that defines the curved surface of the microlens. And at least partially covering the edge of the microlens along the curved surface of the microlens at the boundary between the first transparent medium and the second transparent medium different from each other and the first transparent medium and the second transparent medium, A light shielding film that at least partially defines a non-opening region in the electro-optical device to which the microlens array plate is attached.
[0020]
According to the second microlens array plate of the present invention, the curved surface of each microlens is defined by the first transparent medium and the second transparent medium having different refractive indexes. A plurality of such microlenses are arranged in a plane. Accordingly, if the microlens array plate is arranged so that each microlens corresponds to each pixel of an electro-optical device such as a liquid crystal device, for example, the light that travels toward the non-opening region of each pixel is left as it is. Each micro lens can be guided into the opening area of each pixel. Here, in particular, at the lens edge of each microlens, the curved surface stands sharply relative to the arrangement plane. The light-shielding film at least partially covers such a steep lens edge. Therefore, the light incident on the steep curved surface of each lens edge is blocked by the light absorption or reflection action of the light shielding film, and does not disturb the light collected by each microlens. In addition, since the non-opening region of each pixel can be defined at least partially close to the microlens, the light condensed by the microlens can be used without waste.
[0021]
As described above, it is possible to efficiently collect light in pixel units.
[0022]
In order to solve the above problems, an optical element plate according to the present invention is an optical element plate having a plurality of openings arranged in a plane, and includes a first transparent medium and a second transparent medium that define oblique side wall surfaces of the openings. And a reflective film that at least partially covers the edge of the opening along the side wall surface at the boundary between the first transparent medium and the second transparent medium, and the side wall surface includes the optical element plate. Incident light that is incident on is inclined toward the side that reflects toward the center of the opening.
[0023]
According to the optical element plate of the present invention, the side wall surface of each opening is defined by the first transparent medium and the second transparent medium. Here, one of the first transparent medium and the second transparent medium is made of, for example, a transparent plate member, and the other is made of, for example, a transparent resin layer, but either one may be air. Or these two media may be the same media. A plurality of such openings are arranged in a plane. Therefore, if the optical element plate is arranged so that each opening corresponds to each pixel of an electro-optical device such as a liquid crystal device, the light traveling toward the opening region of each pixel is directly transmitted through each opening. It becomes possible to guide into the opening area of each pixel. In particular, at the edge of each opening in the optical element plate, the side wall surface is inclined to the side that reflects incident light toward the center of the opening. The reflection film thus at least partially covers the edge of the oblique opening. Therefore, the light incident on the side wall surface is collected toward the center of each opening by the reflection action by the reflection film, not by the refraction action by the microlens, for example. At this time, when the light reflected by the reflective film actually passes through the electro-optical material layer in the electro-optical device used in combination with the optical element plate, the light can pass through the opening area of the corresponding pixel. As described above, it is preferable to individually and specifically set the inclination angle of each side wall surface and the range in which the reflective film is formed according to the specifications of the electro-optical device. As a result, the light incident on the side wall surface at the edge of each opening in the optical element plate is converted to light that contributes to display together with the light that passes through each opening by the reflection action of the reflective film.
[0024]
As described above, it is possible to efficiently collect light in pixel units.
[0025]
In one aspect of the optical element plate of the present invention, the optical element plate further includes a light shielding film that at least partially defines a non-opening region in the electro-optical device to which the optical element plate is attached.
[0026]
According to this aspect, apart from the reflective film provided at the edge of each opening of the optical element plate, at least a part of the non-opening region in the electro-optical device is formed by the so-called black mask or black matrix called a black matrix. Stipulated. Therefore, the non-opening region of each pixel can be more reliably defined, and light leakage between the pixels can be prevented. Furthermore, it is ensured that light is incident on electronic elements such as TFTs and TFDs that are formed in the non-opening region of the electro-optical device and have characteristics that change when a light leaks due to photoelectric effect. It is also possible to prevent it.
[0027]
Note that such a light shielding film may be provided in a lattice shape or in a stripe shape.
[0028]
In another aspect of the optical element plate of the present invention, the transparent resin further includes a cover glass, and the second transparent medium is raised in a convex shape for each opening so as to define the side wall surface on the cover glass. Consists of layers.
[0029]
According to this aspect, the dust resistance and heat resistance can be enhanced by the cover glass. At this time, the transparent resin layer is raised on the cover glass so that the side walls of the openings are constructed.
[0030]
In this aspect, the first transparent medium is a transparent plate member dug into each opening so as to define the side wall surface, and is attached to the cover glass via the transparent resin layer functioning as an adhesive layer. You may comprise so that it may adhere | attach.
[0031]
If comprised in this way, the optical element board which has the structure where the transparent plate member and the cover glass which were dug in every opening so that a side wall surface may be prescribed | regulated was adhere | attached by the transparent resin layer can be constructed | assembled. That is, a structure in which the reflective film is formed on the edge of the opening can be realized relatively easily by using a structure in which the cover glass is bonded with an adhesive.
[0032]
In order to solve the above-described problems, the first electro-optical device of the present invention is arranged to face the above-described first or second microlens array plate (including various aspects thereof) of the present invention and the microlens array plate. And a pixel electrode that is formed on the substrate and faces the microlens, and a wiring or an electronic element that is formed on the substrate and connected to the pixel electrode.
[0033]
According to the first electro-optical device of the present invention, the first or second microlens array plate of the present invention described above is provided. For this reason, even if the aperture ratio is somewhat low, it is possible to display a bright and high-quality image by accurately collecting incident light through the microlens in the aperture region of each pixel. Therefore, in particular, the present invention is preferably applied to the case where the aperture ratio of each pixel cannot be improved due to the presence of various wirings and various electronic elements as a result of the advancement of pixel miniaturization in order to increase the definition.
[0034]
In order to solve the above problems, a second electro-optical device of the present invention is an electro-optical device including a pixel electrode and a wiring or an electronic element connected to the pixel electrode on the substrate. Includes a wall that defines curved surfaces of a plurality of microlenses arranged in a plane corresponding to the pixel electrodes, and further includes a reflective film that at least partially covers an edge of the microlens along the curved surface. Prepare.
[0035]
According to the second electro-optical device of the present invention, the same structure as that of the first microlens array plate of the present invention described above is built in the substrate. For this reason, even if the aperture ratio is somewhat low, the incident light is condensed on the aperture region by the microlens and the light incident on the edge of the lens is condensed by the reflection action of the reflection film, thereby increasing the brightness. A quality image can be displayed.
[0036]
In order to solve the above-described problems, a third electro-optical device of the present invention is an electro-optical device including a pixel electrode and a wiring or an electronic element connected to the pixel electrode on the substrate. Is formed with walls defining the curved surfaces of a plurality of microlenses arranged in a plane corresponding to the pixel electrodes, and at least partially covering the edges of the microlenses along the curved surface, A light shielding film that at least partially defines an opening region of the microlens is further provided.
[0037]
According to the third electro-optical device of the present invention, the same structure as the above-described second microlens array plate of the present invention is built in the substrate. For this reason, even if the aperture ratio is somewhat low, the incident light is condensed on the opening region by the microlens, and the light incident on the lens edge portion prevents the collected light from being disturbed by the light shielding film. As a result, a bright and high-quality image can be displayed.
[0038]
In order to solve the above problems, a fourth electro-optical device of the present invention includes the above-described optical element plate (including various aspects thereof) of the present invention, a substrate disposed opposite to the optical element plate, and the substrate. A pixel electrode formed on the substrate and facing the opening; and a wiring or an electronic element formed on the substrate and connected to the pixel electrode.
[0039]
According to the fourth electro-optical device of the present invention, since the optical element plate of the present invention described above is provided, incident light is transmitted through the opening of the optical element plate even if the aperture ratio of the electro-optical device is somewhat low. By condensing in the opening area of each pixel, it is possible to display a bright and high-quality image. Therefore, in particular, the present invention is preferably applied to the case where the aperture ratio of each pixel cannot be improved due to the presence of various wirings and various electronic elements as a result of the advancement of pixel miniaturization in order to increase the definition.
[0040]
In order to solve the above problems, a fifth electro-optical device of the present invention is an electro-optical device including a pixel electrode and a wiring or an electronic element connected to the pixel electrode on the substrate, wherein the substrate is A side wall defining an oblique side wall surface of the plurality of openings arranged in a plane corresponding to the pixel electrode is formed, and a reflective film that at least partially covers the edge of the opening along the side wall surface Further, the side wall surface is inclined to the side that reflects incident light incident on the electro-optical device toward the center of the opening.
[0041]
According to the fifth electro-optical device of the present invention, since the same structure as the above-described optical element plate of the present invention is built in the substrate, even if the aperture ratio in the electro-optical device is somewhat low, incident light is optically transmitted. Condensing light onto the opening area of each pixel in the electro-optical device through the opening of the element plate enables bright and high-quality image display.
[0042]
In order to solve the above problems, the first manufacturing method of the microlens array plate of the present invention includes a step of forming a plurality of concave portions that respectively define the curved surface of the microlens on the transparent plate member, and an edge portion of the concave portion. And a step of forming a reflection film at least partially along the curved surface, and a step of filling the concave portion with a transparent resin layer having a higher refractive index than that of the transparent plate member to form a microlens.
[0043]
According to the first manufacturing method of the microlens array plate of the present invention, first, a plurality of concave portions that respectively define the curved surface of the microlens are formed on a transparent plate member such as a quartz plate. Thereafter, a reflective film is formed at least partially along the curved surface at the edge of the concave portion. For example, such a reflective film is formed by forming a metal film such as Al (aluminum) or Cr (chromium) on one surface by sputtering or the like, and leaving it only on the edge of the concave portion by photolithography and etching. What is necessary is just to pattern. Thereafter, the concave portion is filled with a transparent resin layer having a higher refractive index than that of the transparent plate member, such as an adhesive, to produce a microlens. Therefore, the first microlens array plate of the present invention described above can be manufactured.
[0044]
In order to solve the above problems, the second manufacturing method of the microlens array plate of the present invention includes a step of forming a plurality of concave portions that respectively define the curved surface of the microlens on the transparent plate member, and an opening area of the microlens. A step of forming a light-shielding film at least partially along the curved surface at the edge of the concave portion so as to at least partially define the transparent resin layer having a higher refractive index than the transparent plate member; Filling the inside of the part to create a microlens.
[0045]
According to the second manufacturing method of the microlens array plate of the present invention, first, a plurality of concave portions that respectively define the curved surface of the microlens are formed on a transparent plate member such as a quartz plate. Thereafter, a light shielding film is formed at least partially along the curved surface at the edge of the concave portion. Such a reflective film may be patterned, for example, by forming a metal film such as Al or Cr on one surface by sputtering or the like and leaving it only on the edge of the concave portion by photolithography and etching. Or you may form from resin films, such as black. Thereafter, the concave portion is filled with a transparent resin layer having a higher refractive index than that of the transparent plate member, such as an adhesive, to produce a microlens. Therefore, the second microlens array plate of the present invention described above can be manufactured.
[0046]
In order to solve the above problems, the method of manufacturing an optical element plate of the present invention includes a step of forming a plurality of concave portions that respectively define oblique side wall surfaces of openings in a transparent plate member, and an edge portion of the concave portion, Including a step of forming a reflective film at least partially along the side wall surface and a step of filling a transparent resin layer in the concave portion, wherein the side wall surface is incident light incident on the optical element plate. Is inclined toward the side reflecting toward the center of the opening.
[0047]
According to the method for manufacturing an optical element plate of the present invention, first, a plurality of concave portions each defining a side wall surface are formed on a transparent plate member such as a quartz plate. Thereafter, a reflective film is formed at least partially along the side wall surface at the edge of the concave portion. Such a reflective film may be patterned, for example, by forming a metal film such as Al or Cr on one surface by sputtering or the like and leaving it only on the edge of the concave portion by photolithography and etching. Thereafter, for example, a transparent resin layer such as an adhesive is filled in the concave portion. Therefore, the optical element plate of the present invention described above can be manufactured.
[0048]
In order to solve the above problems, the electronic apparatus of the present invention includes any one of the first to fifth electro-optical devices of the present invention described above.
[0049]
Since the electronic apparatus according to the present invention includes the above-described electro-optical device according to the present invention, the projector, the liquid crystal television, the mobile phone, the electronic notebook, the word processor, the viewfinder type, or the monitor is bright and excellent in display quality. Various electronic devices such as a direct-view video tape recorder, a workstation, a videophone, a POS terminal, and a touch panel can be realized.
[0050]
Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.
[0051]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0052]
(First embodiment of microlens array plate)
First, a first embodiment of a microlens array plate will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a schematic perspective view of a microlens array plate, and FIG. 2 is a partially enlarged plan view showing an enlarged portion related to four microlenses in the microlens array plate of the present embodiment. FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of the microlens array plate of the present embodiment, and FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of the microlens array plate in the modified embodiment.
[0053]
As shown in FIG. 1, the microlens array plate 20 of this embodiment includes a transparent plate member 210 made of, for example, a quartz plate and covered with a cover glass 200. In the transparent plate member 210, a large number of concave depressions are dug in a matrix. And, in this concave recess, the cover glass 200 and the transparent plate member 210 are bonded to each other, for example, an adhesive made of a photosensitive resin material is cured, and has a higher refractive index than the transparent plate member 210. A transparent adhesive layer 230 is filled. As a result, a large number of microlenses 500 arranged in a matrix on a plane are constructed.
[0054]
As shown in FIGS. 2 and 3, the curved surface of each microlens 500 is defined by a transparent plate member 210 that is an example of a first transparent medium and a bonding layer 230 that is an example of a second transparent medium. ing. Each microlens 500 is constructed as a convex lens that protrudes downward in FIG.
[0055]
When used, the microlens array plate 20 is arranged so that each microlens 500 corresponds to each pixel of an electro-optical device such as a liquid crystal device described later. Accordingly, incident light incident on the center portion of each microlens 500 (that is, the portion where the reflection film 220 is not formed) is directed toward the center of each pixel in the electro-optical device by the refraction action of each microlens 500. Focused.
[0056]
As shown in FIG. 3, at the edge of each microlens 500, the curved surface stands up relatively steeply with respect to the surface of the cover glass 200 or the surface of the transparent plate member 210. Here, in particular, a reflection film 220 is provided along the curved surface of each microlens 500 at the edge of each microlens 500. Therefore, in use, incident light incident on this steep curved surface in each microlens 500 is condensed toward the center of each microlens 500 by the reflection action of the reflective film 220. At this time, by appropriately setting the curvature of the curved surface of each microlens 500 and the range in which the reflective film 220 is formed according to the specifications of the electro-optical device, incident light reflected by the reflective film 220 is changed to the electro-optical device. When transmitting through the internal liquid crystal layer or the like, it can pass through the opening area of the corresponding pixel.
[0057]
As a result, the incident light incident on the steep curved surface of the lens edge of each microlens 500 is incident on the center of the lens and collected by each microlens 500 by the reflection action of the reflection film 220. Together, it can be used as light that contributes to display. That is, the light use efficiency can be improved, and finally a brighter image can be displayed.
[0058]
Such a reflective film 220 is composed of various reflective metal films having a reflectance of several tens% or more, such as Al, Cr, and the like. The film thickness is arbitrary as long as it does not adversely affect the light collecting ability at the center of each microlens 500 in a practical sense.
[0059]
As shown in FIG. 4, as a modification of the present embodiment, the microlens array plate 20 is provided with a light shielding film 240 that at least partially defines a non-opening region in the electro-optical device to which the microlens array plate 20 is attached. May be. More specifically, the light shielding film 240 having a grid-like planar pattern may be configured so as to define a grid-like non-opening region independently. Or you may comprise the light shielding film 240 which has a striped planar pattern so that a grid | lattice-like non-opening area | region may be prescribed | regulated in cooperation with another light shielding film.
[0060]
If configured as shown in FIG. 4, the non-opening region of each pixel can be more reliably defined, and light leakage between the pixels can be prevented. Furthermore, it is ensured that light is incident on electronic elements such as TFTs and TFDs that are formed in the non-opening region of the electro-optical device and have characteristics that change when a light leaks due to photoelectric effect. It is also possible to prevent it.
[0061]
In FIG. 4, a protective film 241 is formed on the light shielding film 240. Further, instead of or in addition to the protective film 241, a counter electrode and an alignment film as described later may be formed.
[0062]
(Second Embodiment of Micro Lens Array Plate)
Next, a second embodiment of the microlens array plate will be described with reference to FIGS.
[0063]
Although the second embodiment is configured in substantially the same manner as in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3, in the second embodiment, instead of the reflective film 220, the lens edge of each microlens 500 is provided. Is provided with a light shielding film. Such a light-shielding film is made of, for example, a metal film, a tree seed film, or the like, and preferably a film having excellent light-shielding properties having a light transmittance of about 10% or several percent or less.
[0064]
Therefore, according to the second embodiment, as shown in FIG. 3, the incident light incident on the steep curved surface of each lens edge is shielded by the light absorbing action or reflecting action by the light shielding film, and condensed by each microlens. Will not disturb the light. In addition, since all or part of the non-opening region of each pixel can be defined close to the microlens, the light collected by the microlens can be used without waste.
[0065]
(Embodiment of optical element plate)
Next, an embodiment of an optical element plate having a function similar to that of the microlens array plate 20 that collects incident light in units of pixels as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a partially enlarged plan view showing, in an enlarged manner, portions related to four openings in the optical element plate of the present embodiment, and FIG. 6 is a partially enlarged sectional view of the optical element plate of the present embodiment. FIG. 7 is a partially enlarged sectional view of the optical element plate in the modified embodiment. In FIGS. 5 to 7, the same components as those in FIGS. 1 to 4 according to the embodiment of the microlens array plate described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
[0066]
As shown in FIGS. 5 and 6, the optical element plate 20 ′ of the present embodiment includes a transparent plate member 210 ′ made of, for example, a quartz plate covered with a cover glass 200. In the transparent plate member 210 ′, a large number of concave depressions are dug in a matrix. The concave depression is filled with a transparent adhesive layer 230 ′ formed by curing an adhesive that bonds the cover glass 200 and the transparent plate member 210 ′ to each other. As a result, a large number of openings 500 ′ arranged in a matrix on a plane are constructed.
[0067]
The optical element plate 20 ′ is arranged such that, when used, each opening 500 ′ corresponds to each pixel of an electro-optical device such as a liquid crystal device described later. Accordingly, incident light incident on the central portion of each opening 500 ′ (that is, the portion where the reflective film 220 ′ is not formed) passes through each opening 500 ′ and remains in the opening region of each pixel in the electro-optical device. It reaches.
[0068]
As shown in FIG. 6, at the edge portion of each opening 500 ′, the side wall surface thereof stands up relatively steeply with respect to the surface of the cover glass 200 or the surface of the transparent plate member 210. Here, in particular, a reflective film 220 ′ is provided along the side wall surface at the edge of each opening 500 ′. Moreover, at the edge of each opening 500 ′ in the optical element plate 200 ′, the side wall surface is inclined to the side that reflects incident light toward the center of the opening 500.
Therefore, in use, incident light incident on the steep side wall surface in each opening 500 ′ is condensed toward the center of each opening 500 ′ by the reflection action by the reflective film 220 ′. At this time, by appropriately setting the angle of the side wall surface of each opening 500 ′ and the range for forming the reflective film 220 ′ according to the specifications of the electro-optical device, incident light reflected by the reflective film 220 ′ When the light passes through the liquid crystal layer or the like inside the electro-optical device, it can pass through the aperture region of the corresponding pixel.
[0069]
As a result, the incident light incident on the side wall surface of each opening 500 ′ is contributed to the display together with the incident light that is incident on the central portion of each opening 500 ′ and reflected by the reflecting film 220 ′. Can be used as light. That is, the light use efficiency can be improved, and finally a brighter image can be displayed.
[0070]
Such a reflective film 220 is composed of various reflective metal films having a reflectance of several tens% or more, such as Al, Cr, and the like. The film thickness is arbitrary as long as it does not adversely affect the light transmission ability at the center of each opening 500 ′ in a practical sense.
[0071]
As shown in FIG. 7, as a modification of the present embodiment, the optical element plate 20 ′ is provided with a light shielding film 240 that at least partially defines a non-opening region in the electro-optical device to which the optical element plate 20 ′ is attached. May be.
[0072]
In FIG. 7, a protective film 241 is formed on the light shielding film 240. Further, instead of or in addition to the protective film 241, a counter electrode and an alignment film as described later may be formed.
[0073]
(Electro-optical device)
Next, the overall configuration of the embodiment according to the electro-optical device of the invention will be described with reference to FIGS. Here, a TFT active matrix driving type liquid crystal device with a built-in driving circuit, which is an example of an electro-optical device, is taken as an example.
[0074]
FIG. 8 is a plan view of the TFT array substrate together with the components formed thereon, as viewed from the above-described microlens array plate side used as a counter substrate, and FIG. 9 is a view taken along line HH ′ of FIG. It is sectional drawing.
[0075]
8 and 9, in the electro-optical device according to this embodiment, a TFT array substrate 10 and a microlens array plate 20 used as a counter substrate are disposed to face each other. A liquid crystal layer 50 is sealed between the TFT array substrate 10 and the microlens array plate 20, and the TFT array substrate 10 and the microlens array plate 20 are provided in a seal region positioned around the image display region 10a. They are bonded to each other by a sealing material 52.
[0076]
The sealing material 52 is made of, for example, an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, or the like for bonding the two substrates, and is applied on the TFT array substrate 10 in the manufacturing process and then cured by ultraviolet irradiation, heating, or the like. It is. Further, a gap material such as glass fiber or glass bead is dispersed in the sealing material 52 to set the distance between the TFT array substrate 10 and the microlens array plate 20 (inter-substrate gap) to a predetermined value. In other words, the electro-optical device according to the present embodiment is small and suitable for performing enlarged display for a projector light valve. However, such a gap material may be included in the liquid crystal layer 50 if the electro-optical device is a large-sized liquid crystal device such as a liquid crystal display or a liquid crystal television that performs the same size display.
[0077]
A light-shielding frame light-shielding film 53 that defines the frame area of the image display region 10a is provided on the microlens array plate 20 side in parallel with the inside of the seal region where the sealing material 52 is disposed. However, a part or all of such a frame light shielding film may be provided as a built-in light shielding film on the TFT array substrate 10 side.
[0078]
In the peripheral area located outside the sealing area where the sealing material 52 is arranged, the data line driving circuit 101 and the external circuit connection terminal 102 extend along one side of the TFT array substrate 10 in the area extending around the image display area. The scanning line driving circuit 104 is provided along two sides adjacent to the one side. Further, on the remaining side of the TFT array substrate 10, a plurality of wirings 105 are provided for connecting between the scanning line driving circuits 104 provided on both sides of the image display region 10a. As shown in FIG. 8, vertical conduction members 106 functioning as vertical conduction terminals between the two substrates are disposed at the four corners of the microlens array plate 20. On the other hand, the TFT array substrate 10 is provided with vertical conduction terminals in a region facing these corners. As a result, electrical conduction can be established between the TFT array substrate 10 and the microlens array plate 20.
[0079]
In FIG. 9, on the TFT array substrate 10, an alignment film is formed on the pixel electrode 9a after the pixel switching TFT, the scanning line, the data line and the like are formed. On the other hand, on the microlens array plate 20, in addition to the cover glass 200, the transparent plate member 210 and the microlens 500 described above, the counter electrode 21 is formed, and the uppermost layer portion (in FIG. An alignment film is formed on the lower surface. Further, the liquid crystal layer 50 is made of, for example, a liquid crystal in which one or several types of nematic liquid crystals are mixed, and takes a predetermined alignment state between the pair of alignment films.
[0080]
On the TFT array substrate 10 shown in FIGS. 8 and 9, in addition to the data line driving circuit 101 and the scanning line driving circuit 104, the image signal on the image signal line is sampled and supplied to the data line. Sampling circuit, precharge circuit for supplying a precharge signal of a predetermined voltage level to a plurality of data lines in advance of an image signal, for inspecting the quality, defects, etc. of the electro-optical device during production or at the time of shipment An inspection circuit or the like may be formed.
[0081]
Next, the circuit configuration and operation of the electro-optical device configured as described above will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a block diagram illustrating an equivalent circuit of various elements, wirings, and the like in a plurality of pixels formed in a matrix that forms the image display area of the electro-optical device.
[0082]
In FIG. 10, a pixel electrode 9a and a TFT 30 for switching control of the pixel electrode 9a are formed in each of a plurality of pixels formed in a matrix constituting the image display area of the electro-optical device according to this embodiment. The data line 6 a to which the image signal is supplied is electrically connected to the source of the TFT 30. The image signals S1, S2,..., Sn are configured to be supplied to each data line 6a. In this way, the image signals S1, S2,..., Sn written to the data lines 6a may be supplied line-sequentially in this order, or may be supplied for each group to a plurality of adjacent data lines 6a. Anyway.
[0083]
Further, the scanning line 3a is electrically connected to the gate of the pixel switching TFT 30, and the scanning signals G1, G2,..., Gm are line-sequentially applied to the scanning line 3a in this order at a predetermined timing. It is comprised so that it may apply. The pixel electrode 9a is electrically connected to the drain of the TFT 30, and the image signal S1, S2,..., Sn supplied from the data line 6a is obtained by closing the switch of the TFT 30 as a switching element for a certain period. Write at a predetermined timing. Image signals S 1, S 2,..., Sn written in a liquid crystal as an example of an electro-optical material via the pixel electrode 9 a are held for a certain period with the counter electrode formed on the counter substrate. The liquid crystal modulates light and enables gradation display by changing the orientation and order of the molecular assembly depending on the applied potential level. In the normally white mode, the transmittance for incident light is reduced according to the voltage applied in units of each pixel, and in the normally black mode, the light is incident according to the voltage applied in units of each pixel. The light transmittance is increased, and light having a contrast corresponding to the image signal is emitted from the electro-optical device as a whole. Here, in order to prevent the held image signal from leaking, a storage capacitor 70 is added in parallel with the liquid crystal capacitor formed between the pixel electrode 9a and the counter electrode. In parallel with the scanning line 3a, a capacitor line 300 including a fixed potential side capacitor electrode of the storage capacitor 70 and fixed at a constant potential is provided.
[0084]
Next, the configuration of the image display area of the electro-optical device according to the embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. 11 is a plan view of a plurality of adjacent pixel groups on the TFT array substrate on which data lines, scanning lines, pixel electrodes and the like are formed. 12 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. In FIG. 12, the scale of each layer and each member is different in order to make each layer and each member recognizable on the drawing.
[0085]
In FIG. 11, on the TFT array substrate of the electro-optical device, a plurality of transparent pixel electrodes 9a (outlined by dotted line portions 9a ′) are provided in a matrix, and the vertical and horizontal directions of the pixel electrodes 9a are provided. A data line 6a and a scanning line 3a are provided along each boundary.
[0086]
In addition, the scanning line 3a is disposed so as to face the channel region 1a ′ indicated by the hatched region rising to the right in the drawing in the semiconductor layer 1a, and the scanning line 3a functions as a gate electrode. As described above, the pixel switching TFT 30 in which the scanning line 3a is disposed as a gate electrode in the channel region 1a ′ is provided at each of the intersections of the scanning line 3a and the data line 6a.
[0087]
As shown in FIGS. 11 and 12, the storage capacitor 70 includes a high-concentration drain region 1e of the TFT 30 and a relay layer 71 as a pixel potential side capacitor electrode connected to the pixel electrode 9a, and a capacitor as a fixed potential side capacitor electrode. A part of the line 300 is formed so as to be opposed to each other through the dielectric film 75.
[0088]
The capacitor line 300 extends in a stripe shape along the scanning line 3a as viewed in a plan view, and a portion overlapping the TFT 30 protrudes up and down in FIG. Such a capacitor line 300 is preferably made of a light-shielding conductive film containing metal, for example. With this configuration, the capacitor line 300 functions not only as a fixed potential side capacitor electrode of the storage capacitor 70 but also as a light shielding layer that shields the TFT 30 from incident light above the TFT 30.
[0089]
On the other hand, below the TFT 30 on the TFT array substrate 10, a lower light-shielding film 11a is provided in a grid pattern. The lower light shielding film 11a is, for example, a simple metal or alloy containing at least one of refractory metals such as Ti (titanium), Cr (chromium), W (tungsten), Ta (tantalum), and Mo (molybdenum). , Metal silicide, polysilicide, and a laminate of these.
[0090]
The data lines 6a extending in the vertical direction in FIG. 11 and the capacitor lines 300 extending in the horizontal direction in FIG. 11 are formed so as to cross each other, and the lower light-shielding film 11a formed in a lattice shape allows each pixel to be formed. The non-opening region is defined.
[0091]
As shown in FIGS. 11 and 12, the data line 6a is electrically connected to the high-concentration source region 1d in the semiconductor layer 1a made of, for example, a polysilicon film via the contact hole 81. Note that a relay layer made of the same film as the relay layer 71 described above may be formed, and the data line 6a and the high-concentration source region 1d may be electrically connected through the relay layer and the two contact holes.
[0092]
Further, the capacitor line 300 preferably extends from the image display region 10a (see FIG. 8) where the pixel electrode 9a is disposed to the periphery thereof, and is electrically connected to a constant potential source to be a fixed potential. As such a constant potential source, a constant potential source of a positive power source or a negative power source supplied to the data line driving circuit or the scanning line driving circuit may be used, or a constant potential supplied to the counter electrode 21 of the microlens array plate 20. It doesn't matter. Further, the lower light-shielding film 11a provided on the lower side of the TFT 30 extends from the image display region 10a to the periphery thereof in the same manner as the capacitor line 300 in order to avoid the potential fluctuation from adversely affecting the TFT 30. It may be provided and connected to a constant potential source.
[0093]
The pixel electrode 9a is electrically connected to the high-concentration drain region 1e in the semiconductor layer 1a through the contact holes 83 and 85 by relaying the relay layer 71.
[0094]
11 and 12, the electro-optical device includes a transparent TFT array substrate 10 and a microlens array plate 20 (see FIGS. 1 to 4) disposed opposite thereto. The TFT array substrate 10 is made of, for example, a quartz substrate, a glass substrate, or a silicon substrate.
[0095]
In place of the microlens array plate 20, the optical element plate 20 ′ shown in FIGS. 5 to 7 may be used.
[0096]
As shown in FIG. 12, the TFT array substrate 10 is provided with a pixel electrode 9a, and an alignment film 16 subjected to a predetermined alignment process such as a rubbing process is provided above the pixel electrode 9a. The pixel electrode 9a is made of a transparent conductive film such as an ITO film. The alignment film 16 is made of a transparent organic film such as a polyimide film.
[0097]
On the other hand, a counter electrode 21 is provided over the entire surface of the microlens array plate 20, and an alignment film 22 subjected to a predetermined alignment process such as a rubbing process is provided below the counter electrode 21. . The counter electrode 21 is made of a transparent conductive film such as an ITO film. The alignment film 22 is made of a transparent organic film such as a polyimide film.
[0098]
As shown in FIG. 4, the microlens array plate 20 may be provided with a light shielding film 240 having a lattice shape or a stripe shape corresponding to the non-opening region of each pixel. By adopting such a configuration, incident light from the microlens array plate 20 side is received by the light shielding film 240 on the microlens array plate 20 together with the capacitor line 300 and the data line 6a that define the non-opening region as described above. Intrusion into the channel region 1a ′, the low concentration source region 1b, and the low concentration drain region 1c can be more reliably prevented.
[0099]
Between the TFT array substrate 10 and the microlens array plate 20 that are arranged in such a manner that the pixel electrode 9a and the counter electrode 21 face each other, a sealing material 52 (see FIGS. 8 and 9). Liquid crystal, which is an example of an electro-optical material, is sealed in the space surrounded by, and the liquid crystal layer 50 is formed.
[0100]
Further, a base insulating film 12 is provided under the pixel switching TFT 30. The base insulating film 12 is formed on the entire surface of the TFT array substrate 10 in addition to the function of interlayer insulating the TFT 30 from the lower light-shielding film 11a, and thus remains rough after polishing the surface of the TFT array substrate 10 and after cleaning. It has a function of preventing changes in characteristics of the pixel switching TFT 30 due to dirt or the like.
[0101]
In FIG. 12, a pixel switching TFT 30 has an LDD (Lightly Doped Drain) structure, and a scanning line 3a, a channel region 1a ′ of a semiconductor layer 1a in which a channel is formed by an electric field from the scanning line 3a, Insulating film 2 including a gate insulating film that insulates scanning line 3a from semiconductor layer 1a, low concentration source region 1b and low concentration drain region 1c of semiconductor layer 1a, high concentration source region 1d and high concentration drain region of semiconductor layer 1a 1e.
[0102]
On the scanning line 3a, a first interlayer insulating film 41 is formed in which a contact hole 81 leading to the high concentration source region 1d and a contact hole 83 leading to the high concentration drain region 1e are respectively opened.
[0103]
A relay layer 71 and a capacitor line 300 are formed on the first interlayer insulating film 41, and a contact hole 81 leading to the high-concentration source region 1d and a contact hole 85 leading to the relay layer 71 are opened on these, respectively. A holed second interlayer insulating film 42 is formed.
[0104]
A data line 6 a is formed on the second interlayer insulating film 42, and a flattened third interlayer insulating film 43 in which a contact hole 85 leading to the relay layer 71 is formed is formed thereon. . The pixel electrode 9a is provided on the upper surface of the third interlayer insulating film 43 thus configured.
[0105]
In the present embodiment, the surface of the third interlayer insulating film 43 is flattened by CMP (Chemical Mechanical Polishing) processing or the like, and liquid crystal caused by steps due to various wirings and elements existing therebelow. The alignment defect of the liquid crystal in the layer 50 is reduced.
[0106]
Here, the light collecting function of the microlens array plate 20 in the electro-optical device will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a state in which incident light is collected by each microlens 500 of the microlens array plate 20 used as the counter substrate. In FIG. 13, each microlens 500 is arranged so that the center of the lens coincides with the center of each pixel.
[0107]
As shown in FIG. 13, the microlens array plate 20 includes a plurality of microlenses 500 arranged in a matrix that collect incident light incident from above in the figure on the plurality of pixel electrodes 9 a, and the lenses. And a reflective film 220 formed on the edge. A counter electrode 21 and an alignment film 22 are formed on the transparent plate member 210 (on the lower side in the figure).
[0108]
Due to the above-described configuration, according to the electro-optical device of the present embodiment, incident light from the microlens array plate 20 side is condensed on the plurality of pixel electrodes 9a by the plurality of microlenses 500, respectively. Is done. In addition, incident light from the microlens array plate 20 side can be condensed by reflection at the reflection film 220 at each lens edge. Therefore, the effective aperture ratio in each pixel is increased as compared with the case without the microlens 500 and the case without the reflective film 220 at the edge of the microlens 500.
[0109]
In each of the embodiments described above with reference to FIGS. 1 to 13, instead of providing the data line driving circuit 101 and the scanning line driving circuit 104 on the TFT array substrate 10, for example, on a TAB (Tape Automated Bonding) substrate. The mounted LSI for driving may be electrically and mechanically connected via an anisotropic conductive film provided on the periphery of the TFT array substrate 10. Further, for example, a TN (Twisted Nematic) mode, a VA (Vertically Aligned) mode, and a PDLC (Polymer Dispersed) are respectively provided on the side on which the projection light of the microlens array plate 20 is incident and the side on which the emission light of the TFT array substrate 10 is emitted. A polarizing film, a retardation film, a polarizing plate, and the like are arranged in a predetermined direction according to an operation mode such as a liquid crystal mode or a normally white mode / normally black mode.
[0110]
In the embodiment shown in FIGS. 8 to 13, the microlens array plate 20 as shown in FIGS. 1 to 4 is used as the counter substrate. However, such a microlens array plate 20 is used as the TFT array substrate. 10 can also be used. Alternatively, it is possible to attach the microlens array substrate 20 to the TFT array substrate 10 side by simply using a glass substrate or the like on which the counter electrode or alignment film is formed as the counter substrate (not the microlens array plate 20). It is. That is, the microlens of the present invention and the structure (see FIGS. 1 to 4) including the reflection film and the light shielding film at the lens edge can be formed or attached to the TFT array substrate 10 side.
[0111]
Similarly, an optical element plate 20 ′ as shown in FIGS. 5 to 7 can be used as the TFT array substrate 10. Alternatively, as the counter substrate (not the microlens array plate 20 or the optical element plate 20 ′), a glass substrate or the like on which a counter electrode or an alignment film is formed is used, and the optical element substrate 20 is provided on the TFT array substrate 10 side. It is also possible to attach '. That is, the structure (see FIGS. 5 to 7) including the opening and the reflection film at the edge of the present invention can be formed or attached to the TFT array substrate 10 side.
[0112]
(Manufacturing method of micro lens array plate)
Next, a method for manufacturing the microlens array plate 20 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0113]
First, as shown in FIG. 14A, a mask layer 612 is formed on a transparent plate member 210a made of neoceram or the like. Next, as shown in FIG. 14B, openings 612a are formed in the mask layer 612 in a predetermined planar arrangement by a patterning process using a photolithography method. At this time, it is desirable that the opening diameter of the opening 612a is smaller than the diameter of the concave curved surface portion 600 to be actually formed.
[0114]
Next, as illustrated in FIG. 14C, the surface of the transparent plate member 210 a is isotropically etched from the opening 612 a of the mask layer 612 to form a concave curved surface portion 600. This etching process is performed by wet etching using an etchant mainly composed of hydrofluoric acid. That is, at this stage, the transparent plate member 210 in which the concave curved surface portion 600 is dug for each microlens is completed. Subsequently, as shown in FIG. 14D, the mask layer 612 is removed by an etching process.
[0115]
Next, as shown in FIG. 14E, a reflective film 220a such as Al or Cr is formed on the surface of the transparent plate member 210 by sputtering or the like. Subsequently, as shown in FIG. 14F, the reflective film 220a is formed by leaving the reflective film 220a only on the edge of each concave curved surface portion 600 by the patterning process of the photolithography method.
[0116]
Next, as shown in FIG. 14G, a thermosetting transparent adhesive is applied to the surface of the microlens 500, and a cover glass 200 made of neoceram or the like is pressed and cured. Thereby, the microlens 500 in which each concave curved surface portion 600 dug in the transparent plate member 210 is filled with the adhesive layer 230 is completed. At this time, by forming the adhesive layer 230 having a higher refractive index than that of the transparent plate member 210, the microlens 500, each of which is a convex lens, can be formed relatively easily.
[0117]
In the step shown in FIG. 14G, the cover glass 200 may be polished to form the cover glass 200 having a desired thickness.
[0118]
As described above, according to the manufacturing method of the present embodiment, the microlens array plate 20 as shown in FIGS. 1 to 3 can be manufactured relatively efficiently.
[0119]
When the microlens array plate 20 shown in FIG. 4 is manufactured, following the process shown in FIG. 14G, the light shielding film 240 and the protective film 241 are formed by sputtering, coating, or the like. What is necessary is just to form into a film in order. When the second embodiment of the microlens array plate is manufactured, a light shielding film is formed from a metal film, a resin film, or the like instead of the reflective film 220a in FIG. ) May be performed.
[0120]
(Method for manufacturing optical element plate)
Next, a method for manufacturing the optical element plate 20 ′ according to this embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 15, the same components as those shown in FIG. 14 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
[0121]
First, as shown in FIG. 15A, a mask layer 612 is formed on a transparent plate member 210a made of neoceram or the like. Next, as shown in FIG. 15B, openings 612a ′ are formed in the mask layer 612 in a predetermined planar arrangement by a patterning process using a photolithography method.
[0122]
Next, as shown in FIG. 15C, the surface of the transparent plate member 210a is etched from the opening 612a ′ of the mask layer 612 by wet etching or a combination of wet etching and dry etching, and the wall surface is tapered. A concave surface portion 600 ′ is formed. That is, at this stage, the transparent plate member 210 ′ in which the concave portion 600 ′ is dug for each opening is completed. Subsequently, as shown in FIG. 15D, the mask layer 612 is removed by an etching process.
[0123]
Next, as shown in FIG. 15E, a reflective film 220a ′ such as Al or Cr is formed on the surface of the transparent plate member 210 ′ by sputtering or the like. Subsequently, as shown in FIG. 15 (f), the reflective film 220 a ′ is formed by leaving the reflective film 220 a ′ only on the edge portion of each concave surface portion 600 by the patterning process of the photolithography method.
[0124]
Next, as shown in FIG. 15G, a thermosetting transparent adhesive is applied to the surface of the opening 500 ′, and a cover glass 200 made of neoceram or the like is pressed and cured. Thereby, an opening 500 ′ in which the adhesive layer 230 ′ is filled in each concave surface portion 600 ′ dug in the transparent plate member 210 ′ is completed.
[0125]
In the step shown in FIG. 15G, the cover glass 200 may be polished to form the cover glass 200 having a desired thickness.
[0126]
As described above, according to the manufacturing method of this embodiment, the optical element plate 20 ′ as shown in FIGS. 5 and 6 can be manufactured relatively efficiently.
[0127]
When the optical element plate 20 ′ shown in FIG. 7 is manufactured, the light shielding film 240, the protective film 241 and the like are formed by sputtering, coating or the like following the process shown in FIG. What is necessary is just to form into a film in order.
[0128]
(Embodiment of electronic device)
Next, as a specific example of an electronic apparatus using the electro-optical device described above in detail as a light valve, an overall configuration, particularly an optical configuration, of an embodiment of a double-plate color projector will be described. FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of a double-plate color projector.
[0129]
In FIG. 16, a liquid crystal projector 1100, which is an example of a double-plate type color projector in the present embodiment, prepares three liquid crystal modules including an electro-optical device having a drive circuit mounted on a TFT array substrate, and each of them is an RGB light. It is configured as a projector used as the valves 100R, 100G, and 100B. In the liquid crystal projector 1100, when projection light is emitted from a lamp unit 1102 of a white light source such as a metal halide lamp, light components R, G, and R corresponding to the three primary colors of RGB are obtained by three mirrors 1106 and two dichroic mirrors 1108. B is divided into the light valves 100R, 100G and 100B corresponding to the respective colors. At this time, in particular, the B light is guided through a relay lens system 1121 including an incident lens 1122, a relay lens 1123, and an exit lens 1124 in order to prevent light loss due to a long optical path. The light components corresponding to the three primary colors modulated by the light valves 100R, 100G, and 100B are synthesized again by the dichroic prism 1112 and then projected as a color image on the screen 1120 via the projection lens 1114.
[0130]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and a microlens accompanying such a change An array plate and a manufacturing method thereof, an optical element plate and a manufacturing method thereof, an electro-optical device, and an electronic device are also included in the technical scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of a first embodiment of a microlens array plate of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged plan view showing, in an enlarged manner, portions related to four microlenses in the first embodiment of the microlens array plate.
FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of a first embodiment of a microlens array plate.
FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of a modified embodiment of the microlens array plate of the present invention.
FIG. 5 is a partially enlarged plan view showing, in an enlarged manner, portions related to four openings in the embodiment of the optical element plate of the present invention.
FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view of an embodiment of an optical element plate.
FIG. 7 is a partially enlarged cross-sectional view of a modified embodiment of the optical element plate of the present invention.
FIG. 8 is a plan view of a TFT array substrate according to an embodiment of the electro-optical device of the present invention, as viewed from the counter substrate side, together with each component formed thereon.
FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line HH ′ of FIG.
FIG. 10 is a block diagram illustrating an equivalent circuit of various elements, wirings, and the like provided in a plurality of pixels in a matrix form that form an image display region in the embodiment according to the electro-optical device.
FIG. 11 is a plan view of a plurality of pixel groups adjacent to each other on a TFT array substrate on which data lines, scanning lines, pixel electrodes, and the like are formed in an embodiment related to an electro-optical device.
12 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
FIG. 13 is a cross-sectional view schematically illustrating a state in which incident light is collected by each microlens of a microlens array plate used as a counter substrate in the embodiment according to the electro-optical device.
FIG. 14 is a process chart showing a method for manufacturing a microlens array plate.
FIG. 15 is a process diagram showing a method of manufacturing an optical element plate.
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a color liquid crystal projector as an example of a multi-plate color projector which is an embodiment of the electronic apparatus of the invention.
[Explanation of symbols]
9a: Pixel electrode
10 ... TFT array substrate
20 ... Microlens array plate
20 '... Optical element plate
30 ... TFT
50 ... Liquid crystal layer
200 ... cover glass
210, 210 '... Transparent plate member
220, 220 '... reflective film
230, 230 '... adhesive layer
240 ... light shielding film
500 ... Microlens
500 '... opening

Claims

A microlens array plate comprising a plurality of microlenses arranged in a plane,
A second transparent medium is a first transparent medium and refractive index higher than said first transparent medium you define a curved surface of the microlenses,
At the boundary of the first transparent medium and a second transparent medium, and a reflective film at least partially covering along the edges of the microlenses curved surface of the microlenses
A microlens array plate that collects light incident from the first transparent medium side at a boundary between the first transparent medium and the second transparent medium .

The microlens array plate according to claim 1, further comprising a light shielding film that at least partially defines a non-opening region in an electro-optical device to which the microlens array plate is attached.

Further comprising a cover glass,
Said second transparent medium, micro according to claim 1 or 2, characterized in that it consists of pre-SL transparent resin layer which is raised in a convex shape in each of the micro lenses so as to define the curved surface on the cover glass Lens array plate.

The first transparent medium is a transparent plate member dug into each microlens so as to define the curved surface, and is bonded to the cover glass via the transparent resin layer functioning as an adhesive layer. The microlens array plate according to claim 3.

A microlens array plate comprising a plurality of microlenses arranged in a plane,
A second transparent medium is a first transparent medium and refractive index higher than said first transparent medium you define a curved surface of the microlenses,
In the electro-optical device to which the microlens array plate is attached by covering at least partially the edge of the microlens along the curved surface of the microlens at the boundary between the first transparent medium and the second transparent medium. comprising a light-shielding film defining the opening area at least partially, the
A microlens array plate that collects light incident from the first transparent medium side at a boundary between the first transparent medium and the second transparent medium .

A microlens array plate according to any one of claims 1 to 5;
A substrate disposed opposite to the microlens array plate;
A pixel electrode formed on the substrate and facing the microlens;
An electro-optical device comprising: a wiring or an electronic element formed on the substrate and connected to the pixel electrode.

An electronic apparatus comprising the electro-optical device according to claim 6 .